KR20160058934A - Methods and apparatus for delivery of molecules across layers of tissue - Google Patents

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KR20160058934A
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사미르 칼가티
다프네 파파스 안토나카스
충-찬 차이
로버트 엘. 그레이
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이피 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

플라즈마를 조직 표면에 적용하고, 하나 이상의 분자를 포함하는 운반체를 조직의 표면에 적용하는 것을 포함하는, 세공을 열어 분자를 조직 안으로 이동시키는 예시적인 방법이 본원에 개시된다. Exemplary methods of opening a pore to move a molecule into a tissue, including applying a plasma to a tissue surface and applying a carrier comprising the one or more molecules to the surface of the tissue, are disclosed herein.

Description

조직층을 가로질러 분자를 전달하기 위한 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR DELIVERY OF MOLECULES ACROSS LAYERS OF TISSUE}≪ Desc / Clms Page number 1 > METHODS AND APPARATUS FOR DELIVERY OF MOLECULES ACROSS LAYERS OF TISSUE < RTI ID =

<관련 문헌의 상호참조> <Cross reference of related literature>

이 정규 실용 특허 출원은 2013년 9월 27일에 출원된 "피부층을 가로질러 분자를 전달하기 위한 방법 및 장치"라는 제목의 미국 가특허 출원 61/883,701호의 우선권 및 이익을 주장한다. 이 출원은 전체로써 참조문헌으로 본원에 포함된다.This regular utility patent application claims priority and benefit from U.S. Provisional Patent Application 61 / 883,701, entitled " Method and Apparatus for Delivering Molecules Across the Skin Layer, " filed September 27, 2013. This application is incorporated herein by reference in its entirety.

<기술분야><Technical Field>

본원의 발명은 일반적으로 비열 플라즈마(non-thermal plasma)를 사용하여 피부층을 포함하는 조직을 가로지르는 세포내 또는 세포간 분자 수송을 가능하게 하거나 또는 증진시키는 방법 및 해결책과 관련되며, 보다 특히 피부 또는 조직에 세공을 열기 위함 및, 깊은 조직 위생처리; 백신, 약물, 및 화장품의 전달; 피부 건강의 개선; 등을 위하여 피부층 또는 조직층을 가로질러 하나 이상의 분자를 수송하기 위함이다. The present invention relates generally to methods and solutions for enabling or enhancing intracellular or intracellular molecule transport across tissue comprising a skin layer using non-thermal plasma, To open up tissue to the tissues and deep tissue hygiene treatment; Delivery of vaccines, drugs, and cosmetics; Improvement of skin health; For transporting one or more molecules across the skin or tissue layer.

경피 전달은 국부적, 비침습적이며, 지속적이고 제어된 약물 및 다른 분자 방출 가능성을 갖는다. 이에 더해, 경피 약물 전달은 약물이 순환계에 도달하기 전에 약물 농도를 감소시키는 초회 통과 대사를 피한다. 이에 더해, 경피 흡수는 위장관 자극 위험을 최소화하고, 고통 및 비경구적 투여와 연관된 다른 합병증을 최소화한다.Transdermal delivery is localized, noninvasive, has the potential for sustained and controlled drug delivery and other molecular excretion. In addition, transdermal drug delivery avoids first-pass metabolism, which reduces drug concentration before the drug reaches the circulatory system. In addition, transdermal absorption minimizes the risk of gastrointestinal irritation and minimizes other complications associated with pain and parenteral administration.

경피 전달은, 그러나, 분자가 피부를 통과하는 것을 요구한다. 도 1은 피부(100)의 층들을 도시한다. 피부(100)의 외부층은 각질층("SC")(102)이다. SC(102)는 각질세포라는, 죽은, 편평한, 케라틴 풍부 세포로 이루어져 있다. 이들 밀집 세포는 세포간 지질-즉, 세라마이드, 유리 지방산, 콜레스테롤 및 콜레스테롤 설페이트의 복잡한 혼합물에 의해 둘러싸여 있다. SC를 가로지르는 분자의 두드러진 확산적 경로는 세포간인 것으로 보인다. 남아있는 피부층은 표피 (생존 가능한 표피)(104), 진피(106), 및 피하조직(108)이다. Transdermal delivery, however, requires the molecule to pass through the skin. Figure 1 shows layers of skin 100. The outer layer of skin 100 is the stratum corneum ("SC") 102. SC (102) is composed of dead, flat, keratin-rich cells called keratinocytes. These dense cells are surrounded by a complex mixture of intercellular lipids - ceramides, free fatty acids, cholesterol and cholesterol sulfate. The prominent diffuse pathway of the molecule across the SC appears to be intercellular. The remaining skin layers are epidermis (viable epidermis) 104, dermis 106, and subcutaneous tissue 108.

피부(100)는 분자의 피부 투과를 막는 장벽 특성, 즉 매우 친지질성인 SC(102)를 가지므로, 오직 화합물의 적은 퍼센트만이 경피적으로 전달될 수 있다. 결과적으로, 오직, 500 달톤 미만의 분자량(MW)을 갖는 분자만이 국소적으로 또는 경피적으로 투여될 수 있다. 종종, 약학적 적용에서, 국소 피부과적 치료, 경피적 전신 요법 또는 백신 접종이 목적일 때 혁신적 화합물의 개발은 MW가 500 달톤 미만으로 제한된다. 이에 더해, 피부를 가로지르는 대부분의 약물 수송은 매우 느리며, 정상상태 플럭스(flux)에 도달하는 지체 시간이 수 시간으로 측정된다. 치료적으로 효과적인 약물 레벨을 달성하는 것은 따라서 인위적으로 피부 침투를 증진시키지 않고는 어렵다. Since the skin 100 has a barrier property to prevent skin permeation of the molecules, i.e. SC 102 which is very lipophilic, only a small percentage of the compound can be delivered percutaneously. As a result, only molecules having a molecular weight (MW) of less than 500 daltons can be administered locally or percutaneously. Often, in pharmaceutical applications, the development of innovative compounds is limited to less than 500 Daltons of MW when topical dermatological treatment, percutaneous systemic therapy or vaccination is the goal. In addition, most drug delivery across the skin is very slow, and the delay time to reach steady-state flux is measured in hours. Achieving a therapeutically effective drug level is therefore difficult without artificially promoting skin penetration.

피부 장벽 기능을 가역적 방식으로 절충하려는 시도로서 여러 화학적 및 물리적 증진 기술이 개발되어 왔다. 이들 시도는 수동적 및 능동적 방법으로 분류될 수 있다.Several chemical and physical enhancement techniques have been developed as attempts to reversibly compromise skin barrier function. These attempts can be classified into passive and active methods.

경피 약물 전달 증진을 위한 수동적 방법은 비히클의 사용, 예컨대 연고, 크림, 겔 및 수동적 패치 기술을 포함한다. 이에 더해, 활성 물질의 개선된 침투를 허용하기 위해 인위적으로 장벽을 손상시키는 다른 수동적인 방법들, 예컨대, 예를 들어, 개선된 침투를 허용하기 위해 피부에 대략 100 - 200 μm의 깊이를 갖는 작은 세공을 만들어 내는 마이크로니들이 있다. 피부의 장벽 특성은 근본적으로 변하지 않기 때문에 이들 방법을 사용하여 전달될 수 있는 물질의 양은 제한되어 있다.Passive methods for enhancing transdermal drug delivery include use of vehicles such as ointments, creams, gels, and passive patching techniques. In addition, other passive methods of artificially damaging the barrier to allow improved penetration of the active material, such as, for example, the use of a small There are microneedles to create the work. Since the skin barrier properties are fundamentally unchanged, the amount of material that can be delivered using these methods is limited.

경피 약물 전달 시스템 증진을 위한 능동적 방법은 구동력으로서 행동하기 위해 및/또는 SC 장벽 저항을 감소시키고 피부 안으로 약물 분자의 침투를 증진시키도록 행동하기 위해 외부 에너지 사용을 수반한다. 이온영동법 및 전기천공법은 능동적 경피 약물 전달 시스템의 두 가지 흔한 방법이다.Active methods for promoting transdermal drug delivery systems involve the use of external energy to act as a driving force and / or to act to reduce the SC barrier resistance and promote penetration of drug molecules into the skin. Iontophoresis and electroporation are two common methods of active transdermal drug delivery systems.

이온영동법은 전기 전류의 적용에 의해 피부 안으로 전기적으로 하전된 약물의 침투를 증가시키는 공정이다. 전달된 화합물의 양은 지나간 전하량에 직접적으로 비례한다; 즉, 이는 적용된 전류, 전류 적용 지속시간 및 활성 전극부와 접촉해 있는 피부 표면적에 의존한다. 이온영동법의 장점은 개선된 시작 시간과 또한 보다 빠른 오프셋(offset) 시간을 포함한다―즉, 전류가 꺼지면, 화합물의 더 이상의 수송이 없다.Iontophoresis is a process that increases the penetration of electrically charged drugs into the skin by the application of electrical current. The amount of compound delivered is directly proportional to the amount of charge past; That is, it depends on the current applied, the current application duration and the skin surface area in contact with the active electrode. The advantage of the iontophoresis method is that it includes an improved start time and also a faster offset time - that is, when the current is turned off, there is no further transport of the compound.

이온영동법을 사용한 약물 전달을 위하여, 약물은 약물과 동일한 전하의 전극 및 반대 전하를 갖는 복귀 전극 하에서 적용되고 신체 표면에 놓여진다. 환자의 고통 한계점 레벨 아래의 전류가 적정 길이의 시간 동안 적용된다. 같은 전하는 서로 반발하기 때문에, 전기적 전류는 SC 구조의 변경 없이, 표면 조직 안으로 약물의 침투를 증가시킨다. 이온영동법은 약물을 일차적으로 피부에 존재하는 경로, 예컨대 모낭 및 땀샘을 통해 수송한다. 이온영동법은 긴 시간 기간 동안 낮은 레벨의 전달이 목적될 때 전형적으로 사용된다. 이온영동법은 상대적으로 낮은 경피 전압의 사용을 수반한다 (<100 V). For drug delivery using iontophoresis, the drug is applied under the electrode with the same charge as the drug and the return electrode with the opposite charge and placed on the body surface. The current below the patient's threshold limit level is applied for the appropriate length of time. Because the same charges repel each other, the electrical current increases the penetration of the drug into the surface tissue without changing the SC structure. The iontophoresis method transports the drug primarily through pathways present in the skin, such as through the hair follicles and glands. The iontophoresis method is typically used when a low level of delivery is desired over a long period of time. The iontophoresis involves the use of relatively low transdermal voltages (<100 V).

이온영동법을 통한 약물의 경피 흡수는 약물 농도, 약물의 극성, 공여 용액의 pH, 이온 경쟁, 이온 강도, 전극 극성, 등에 의해 영향 받는다. 이온영동법은 피부에 전기적 접촉을 사용함으로 인해, 환자의 불편, 근육 수축, 고통 및 때때로 심지어 피부 손상 및 화상을 일으킬 수도 있는 안전성 문제를 갖는다.Percutaneous absorption of drugs through iontophoresis is affected by drug concentration, drug polarity, pH of the donor solution, ionic competition, ionic strength, electrode polarity, and so on. Iontophoresis has safety problems that can cause patient discomfort, muscle contractions, pain and sometimes even skin damage and burns, due to the use of electrical contact with the skin.

전기천공법은 피부에 고전압 펄스를 적용하는 것으로 구성된 경피 약물 전달을 위한 방법이다. 적용된 고전압은 이중 역할을 한다. 첫째, 이것은 약물 침투성 증진을 위한 새로운 경로를 생성하며, 둘째, 이것은 같게 하전된 분자를 새롭게 생성된 세공으로 이동시키는 전기력을 제공한다. 전기천공법은 대개 세포막의 유니라멜라(unilamellar) 인지질 이중층에 사용된다. 그러나, 피부의 전기천공법은, 비록 SC가 멀티라멜라(multilamellar), 인지질을 가진 세포간 지질 이중층을 함유하고 살아있는 세포를 함유하지 않더라도 가능함이 입증되었다. Electroporation is a method for transdermal drug delivery consisting of applying a high voltage pulse to the skin. The applied high voltage plays a dual role. First, it creates a new pathway for enhancing drug permeability, and second, it provides an electrical force that moves equally charged molecules to newly created pores. Electroporation is usually used for unilamellar phospholipid bilayers in cell membranes. However, electroporation of skin has proven possible even if SC contains multilamellar, intercellular lipid bilayers with phospholipids and does not contain living cells.

피부의 전기천공법은 높은 경피 전압 (~100 V 또는 이상, 대개 >100 V)을 요구한다. 경피 전기천공법에서, 피부에 적용된 전기 펄스의 두드러진 전압 강하가 SC를 가로질러 발생한다. 이 전압 분포는 SC의 전기 브레이크다운(breakdown) (전기천공법)을 야기한다. 적용된 펄스의 전압이 약 75 내지 100 V의 전압 한계점을 넘어선다면, 마이크로 채널(micro channel) 또는 "국부 수송 지역"이 SC의 브레이크다운 부위를 통해 생성된다. Electroporation of the skin requires a high transdermal voltage (~ 100 V or more, usually> 100 V). In percutaneous electroporation, a prominent voltage drop of the electric pulse applied to the skin occurs across the SC. This voltage distribution causes an electrical breakdown of the SC (electroporation). If the voltage of the applied pulse exceeds the voltage limit of about 75-100 V, a microchannel or "local transport zone" is created through the breakdown region of the SC.

DNA 도입은 전기천공법에 가장 흔한 사용이다. 격리된 세포의 전기천공법은 또한 (1) 효소, 항체, 및 다른 세포내 검정을 위한 생화학적 시약의 도입; (2) 많은 작은 세포들의 존재 하에서 한 사이즈 세포의 선택적 생화학적 로딩(loading); (3) 바이러스 및 다른 입자들의 도입; (4) 비독성 조건 하에서 세포 사멸; 및 (5) 세포막 안으로 막 거대분자의 삽입에 사용된다. DNA introduction is the most common use for electroporation. Electroporation of isolated cells also includes (1) introduction of biochemical reagents for enzyme, antibody, and other intracellular assays; (2) selective biochemical loading of one size cell in the presence of many small cells; (3) introduction of viruses and other particles; (4) cell death under non-toxic conditions; And (5) insertion of macromolecules into the cell membrane.

피부/조직과 접촉해 있는 전극의 존재 및 이런 방식으로 피부/조직 안으로 전류의 전달은 환자의 불편, 근육 수축, 고통 및 때때로 심지어 피부 손상 및 화상에 이르게 한다. 이에 더해, 전기천공법은 약물의 치료량 또는 다른 분자를 경피적으로 이동시키기 위해 종종 시간이, 예를 들어 6 내지 24 시간이 걸린다.The presence of an electrode in contact with the skin / tissue and the delivery of current into the skin / tissue in this manner leads to patient discomfort, muscle contraction, pain, and sometimes even skin damage and burns. In addition, electroporation often takes time, e.g., 6 to 24 hours, to transfer a therapeutic dose of the drug or other molecules percutaneously.

"직접적인 전달 및 하전된 증기를 사용한 전기천공법을 용이하게 하는 방법"이라는 제목의 미국 특허 8,455,228호는 "본원의 발명에 따른 방법 및 장치는 타겟 분자의 전기화학적 전위를 조절하는 데에 전기장을 사용하는 것에 효과적이고 그럼으로써 확산성 수송 기작에 의하여 조직 안으로 및/또는 가로질러 타겟 분자의 분자적 수송을 제공한다는 것을 명시한다". '228 특허는 유전체 특성을 가진 첫 번째 실시양태를 이것이 용기 및 복수의 전기천공법 어플리케이터(applicator) 내에 함유된 하전된 개체를 분극화 하기에 충분한 전하를 보유할 것임을 확실하게 하기 위해 개시한다. '228 특허 개시내용은 여러가지 결점에 시달린다. 첫째, 이것은 분자가 분극화 또는 하전될 수 있을 것을 요구하며, 둘째, 이것은 전기천공법 어플리케이터를 요구하고 셋째, 공정 동안 분자는 플라즈마와 접촉해 있어, 불리한 결과를 야기하는 분자적 구조를 바꿀 수 있다. U.S. Patent No. 8,455,228 entitled " Method For Facilitating Electroporation Using Direct Transfer and Charged Steam "describes a method and apparatus according to the present invention that uses an electric field to control the electrochemical potential of a target molecule And thus provides molecular transport of the target molecule into and / or across the tissue by diffusive transport mechanisms. " The '228 patent discloses the first embodiment with dielectric properties to ensure that it will have enough charge to polarize charged objects contained within the vessel and a plurality of electroporation applicators. The contents of the '228 patent are subject to various drawbacks. First, it requires that the molecule be polarizable or chargeable; second, it requires an electroporation applicator; and third, the molecules are in contact with the plasma during the process, which can change the molecular structure causing adverse outcomes.

'228 특허는 또한 내부 챔버 주위에 접지링을 가진 플라즈마 제트를 이용하는 두 번째 실시양태를 개시한다. 개시내용은 내부 챔버 안의 유체 안에 현탁된 세포를 함유하고 세포 안으로의 유입; 또는 플라스미드를 피부 내로(intradermally) 주입하고 플라즈마에 대한 주입 부위의 노출을 촉진하는 이 기구와 관련된다.The '228 patent also discloses a second embodiment that utilizes a plasma jet with a ground ring around the inner chamber. The disclosure includes cells suspended in a fluid in an inner chamber and inflow into cells; Or &lt; / RTI &gt; intradermally injecting the plasmid and facilitating exposure of the injection site to the plasma.

미국 특허 공보 2014/0188071호는 피부에 대한 물질의 적용 및 동일한 영역에 대한 플라즈마의 적용 방법을 개시한다. '071 공보는 약물, 물 등을 보유하는 개방된 셀 폼(foam)을 개시하며 개방된 셀 폼을 통해 플라즈마를 적용한다. 개방 셀 폼을 통해 플라즈마를 적용하는 것 및 플라즈마와 약물을 접촉시키는 것은 약물의 분자적 구조를 변경할 수 있으며 원하지 않는 부작용 및/또는 약물을 비효과적이게 되도록 할 수 있다.U.S. Patent Publication No. 2014/0188071 discloses a method of applying a substance to the skin and applying the plasma to the same region. The '071 publication discloses an open cell foam that holds a drug, water, and the like and applies the plasma through an open cell foam. Applying the plasma through the open cell foam and contacting the drug with the plasma can alter the molecular structure of the drug and make the unwanted side effects and / or drugs ineffective.

미국 특허 공보 2012/0288934호는 플라즈마 제트를 개시하며 활성 물질은 플라즈마 제트의 가스 스트림과 함께 피부에 적용되고 플라즈마에 의해 열린 장벽 문을 통해 살아있는 세포 지역으로 수송된다. 플라즈마 제트의 가스 스트림과 함께 활성 물질을 적용하는 것은 활성 물질의 분자적 구조를 변경할 수 있으며 원하지 않는 부작용 및/또는 활성 물질을 비효과적이게 되도록 할 수 있다.U.S. Patent Publication No. 2012/0288934 discloses a plasma jet in which the active material is applied to the skin along with the gas stream of the plasma jet and transported to the living cell area through the barrier door opened by the plasma. Applying the active material along with the gas stream of the plasma jet can alter the molecular structure of the active material and make the undesired side effects and / or active material ineffective.

피부에 세공을 열기 위해 피부 표면에 플라즈마를 적용하는 것; 500 Da 초과의 분자량을 갖는 하나 이상의 분자를 갖는 운반체를 피부 표면에 적용하는 것; 및 분자를 목적하는 깊이까지 세공을 통해 수송하는 것을 포함하는, 분자를 피부 안으로 전달 또는 이동시키는 방법이 본원에 개시된다. Applying a plasma to the skin surface to open the pores in the skin; Applying to the skin surface a carrier having at least one molecule having a molecular weight of greater than 500 Da; And methods for delivering or transferring molecules into the skin, including transporting the molecules through pores to a desired depth.

추가적으로 피부에 세공을 열기 위하여 플라즈마를 피부의 표면에 적용하는 것; 이후 500 Da 미만의 분자량을 갖는 하나 이상의 분자를 갖는 운반체를 피부 표면에 적용하는 것; 및 세공을 통해 목적하는 깊이까지 분자를 수송하는 것에 의해 침투를 증진시키는 방법이 본원에 개시된다.Additionally applying a plasma to the surface of the skin to open the pores in the skin; Applying to the skin surface a carrier having at least one molecule having a molecular weight of less than 500 Da; And methods of enhancing penetration by transporting molecules through the pores to a desired depth are disclosed herein.

추가적으로 피부의 세공을 열기 위해 플라즈마를 피부 표면에 적용하는 것; 500 Da 초과의 분자량을 갖는 하나 이상의 분자를 갖는 운반체를 소정의 시간 동안 피부 표면에 적용하는 것; 및 이후 다시 플라즈마를 적용하는 것에 의한 피부를 통한 분자 전달 방법이다.Additionally applying a plasma to the skin surface to open the pores of the skin; Applying a carrier having at least one molecule having a molecular weight of greater than 500 Da to the skin surface for a predetermined period of time; And then applying the plasma again.

피부에 살균제를 적용하는 예시적인 방법이 본원에 개시된다. 예시적인 방법은 피부에 가역적인 세공을 열기 위해 피부 표면에 플라즈마를 적용하는 것; 이후 피부 표면에 살균제를 적용하는 것; 및 세공을 통해 목적하는 깊이까지 살균제를 수송하는 것을 포함한다. Exemplary methods of applying bactericides to the skin are disclosed herein. Exemplary methods include applying a plasma to the surface of the skin to open the pores in the skin; Then applying a sterilizing agent to the surface of the skin; And transporting the disinfectant to a desired depth through the pores.

경피 약물 전달의 예시적인 방법이 본원에 개시된다. 예시적인 방법은 피부의 세공을 열기 위해 플라즈마를 피부 표면에 적용하는 것; 이후 피부 표면에 약물을 적용하는 것; 및 세공을 통해 목적하는 깊이까지 약물을 수송하는 것을 포함한다.Exemplary methods of transdermal drug delivery are disclosed herein. Exemplary methods include applying a plasma to the skin surface to open the pores of the skin; Then applying the drug to the surface of the skin; And transporting the drug to the desired depth through the pore.

경피 백신 접종의 예시적인 방법이 본원에 개시된다. 예시적인 방법은 피부의 세공을 열기 위해 플라즈마를 피부 표면에 적용하는 것; 이후 피부 표면에 백신을 적용하는 것; 및 세공을 통해 목적하는 깊이까지 백신을 수송하는 것을 포함한다. An exemplary method of transdermal vaccination is disclosed herein. Exemplary methods include applying a plasma to the skin surface to open the pores of the skin; Then applying the vaccine to the skin surface; And transporting the vaccine to the desired depth through the pore.

여드름을 처치하는 예시적인 방법이 본원에 개시된다. 예시적인 방법은 피부위의 여드름의 하나 이상의 부위를 플라즈마로 처치하는 것 및 이후 항균제를 여드름의 하나 이상의 부위에 적용하는 것을 포함한다. An exemplary method of treating acne is disclosed herein. Exemplary methods include treating the at least one site of acne on the skin with a plasma and then applying the antimicrobial agent to one or more sites of the acne.

피부에 보습제를 적용하는 예시적인 방법이 본원에 개시된다. 예시적인 방법은 피부의 세공을 열기 위해 플라즈마를 피부 표면에 적용하는 것; 이후 피부 표면에 보습제를 적용하는 것; 및 세공을 통해 목적하는 깊이까지 보습제를 수송하는 것을 포함한다. Exemplary methods of applying moisturizing agents to the skin are disclosed herein. Exemplary methods include applying a plasma to the skin surface to open the pores of the skin; Then applying a moisturizing agent to the surface of the skin; And transporting the moisturizing agent to the desired depth through the pores.

화장품을 피부에 적용하는 예시적인 방법이 본원에 개시된다. 예시적인 방법은 피부의 세공을 열기 위해 플라즈마를 피부 표면에 적용하는 것; 이후 피부 표면에 화장품을 적용하는 것; 및 세공을 통해 목적하는 깊이까지 보습제를 수송하는 것을 포함한다. An exemplary method of applying a cosmetic to the skin is disclosed herein. Exemplary methods include applying a plasma to the skin surface to open the pores of the skin; Then apply cosmetics to the skin surface; And transporting the moisturizing agent to the desired depth through the pores.

본원의 발명의 이들 및 다른 특징 및 장점은 이어지는 설명 및 첨부된 도면의 측면에서 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 피부층의 예시적인 도시이다;
도 2는 피부에 세공을 열고 피부를 통해 분자를 전달 또는 이동시키는 예시적인 경피 전달 시스템을 도시한다;
도 3은 피부에 세공을 열고 피부를 가로질러 분자를 전달 또는 이동시키는 또 다른 예시적인 경피 전달 시스템을 도시한다
도 4는 피부에 세공을 열고 피부를 가로질러 분자를 전달 또는 이동시키는 세 번째 예시적인 경피 전달 시스템을 도시한다;
도 5는 피부에 세공을 열고 피부를 가로질러 분자를 전달 또는 이동시키는 잇따른 예시적인 경피 전달 시스템을 도시한다; 및
도 6은 도 5의 전극의 평면도이다.
These and other features and advantages of the present invention will be better understood in the light of the following description and the accompanying drawings.
Figure 1 is an exemplary illustration of a skin layer;
Figure 2 shows an exemplary transdermal delivery system for opening pores in the skin and delivering or transferring molecules through the skin;
Figure 3 shows another exemplary transdermal delivery system for opening pores in the skin and transferring or transferring molecules across the skin
Figure 4 illustrates a third exemplary transdermal delivery system for opening pores in the skin and delivering or transferring molecules across the skin;
Figure 5 illustrates a subsequent exemplary transdermal delivery system for opening pores in the skin and transferring or transferring molecules across the skin; And
6 is a plan view of the electrode of Fig.

도 2는 피부(220)에 세공을 여는 것 및 피부(220)에 개방된 세공을 통해 분자를 전달 또는 이동시키는 것을 위한 경피 전달 시스템(200)의 예시적인 실시양태를 도시한다. 예시적인 경피 전달 시스템(200)은 고전압 튜브형 전극(202) 및 보로실리케이트 유리 튜브(204)를 포함하는 비열 플라즈마 발생기(201)를 포함한다. 플라즈마 발생기(201)는 플라즈마 "제트"(206)를 발생시키는 부유-전극 유전체 장벽 방전 (DBD) 플라즈마 발생기이다.FIG. 2 illustrates an exemplary embodiment of a percutaneous delivery system 200 for delivering or transferring molecules through pores open to the skin 220 and openings to the skin 220. The exemplary percutaneous delivery system 200 includes a non-thermal plasma generator 201 that includes a high-voltage tubular electrode 202 and a borosilicate glass tube 204. Plasma generator 201 is a floating-electrode dielectric barrier discharge (DBD) plasma generator that generates a plasma "jet"

플라즈마 발생기(201)는 가스 공급(215)을 포함한다. 플라즈마 제트 공급에 사용될 수 있는 예시적인 가스는 He, He + O2, N2, He + N2, Ar, Ar + O2, Ar + N2, 등을 포함한다. 액체 용액의 증발로부터 얻어진 가스 또한 사용될 수 있다. 기화된 액체의 예시는 물, 에탄올, 유기 용매 등을 포함할 수 있다. 이들 기화된 액체는 첨가제 화합물과 함께 혼합될 수 있다. 증발된 액체 및 첨가제는 상기에 확인된 가스를 다양한 농도로 또는 가스 없이 함께 사용될 수 있다. 플라즈마 발생기(201)는 미도시된 전원장치를 포함한다. 전원장치는 고전압 공급장치이며 여러 다른 파형(wave form), 예컨대, 예를 들어, 일정한, 램프 업(ramp-up), 램프 다운(ramp-down), 펄스, 나노초 펄스, 마이크로초 펄스, 구형(square), 사인형(sinusoidal), 무작위, 위상 내(in-phase), 위상 외(out-of-phase), 등을 가질 수 있다. 일부 예시적인 실시양태에서, 전원장치는 마이크로초 펄스 전원장치였다. 플라즈마(206)는 교류 극성 펄스 전압을 적용함으로써 발생한다. 전압은 50 Hz 내지 3.5 kHz의 작동주파수에서 5V/ns의 상승시간과 함께 약 1 - 10 μs의 펄스폭 및 0.1 - 10 W/cm2의 전력밀도에서 약 ~20 kV (피크-대-피크)의 크기를 갖는다. 작동 동안, 플라즈마 제트(206)는 피부(220)와 직접 접촉해 있다.The plasma generator 201 includes a gas supply 215. Exemplary gases that can be used in the plasma jet supply comprises a He, He + O 2, N 2, He + N 2, Ar, Ar + O 2, Ar + N 2, and the like. A gas obtained from the evaporation of the liquid solution may also be used. Examples of vaporized liquids may include water, ethanol, organic solvents, and the like. These vaporized liquids may be mixed with the additive compound. The evaporated liquid and additives may be used together with or without gas at various concentrations as identified above. The plasma generator 201 includes a power supply not shown. The power supply is a high voltage supply and can be configured in a variety of different wave forms such as, for example, constant, ramp-up, ramp-down, pulse, nanosecond pulse, microsecond pulse, square, sinusoidal, random, in-phase, out-of-phase, and so on. In some exemplary embodiments, the power supply was a microsecond pulse power supply. The plasma 206 is generated by applying an AC polarity pulse voltage. The voltage is about 20 kV (peak-to-peak) at a pulse width of about 1 - 10 μs and a power density of 0.1 - 10 W / cm 2 with a rise time of 5 V / ns at an operating frequency of 50 Hz to 3.5 kHz. . During operation, the plasma jet 206 is in direct contact with the skin 220.

플라즈마는 전기장이 피부에 도달하고 전기적 전하를 증착하는 것을 허용하여 세포내 및 세포간 천공에 이르게 하는 전압 전위를 피부를 가로질러 전개한다. 본원에 개시된 예시적인 시스템에서, 플라즈마 제트(206)의 작용 가스는 흐름 속도 3 slm (표준 분당 리터)의 헬륨이었으며; 작동 주파수는, 1 μs의 펄스 폭과 100 %의 작동 주기에서 3500 Hz였다. 제트 노즐 및 처치될 피부 사이의 공간은 5 mm로 지켜졌다. 헬륨 가스의 사용은 플라즈마 온도를 감소시키고 공기에 비해, 피부(220)에 대한 작용 거리를 증가시켰다. 전술한, 플라즈마천공은 플라즈마 전극이 처치될 조직 또는 기질과 접촉해 있지 않으므로 비침습적이다.Plasma develops across the skin a voltage potential that leads to intracellular and intercellular perforation, allowing the electric field to reach the skin and deposit electrical charges. In the exemplary system described herein, the working gas of the plasma jet 206 was a helium at a flow rate of 3 slm (liters per standard minute); The operating frequency was 3500 Hz with a pulse width of 1 μs and an operating period of 100%. The space between the jet nozzle and the skin to be treated was kept at 5 mm. The use of helium gas reduced the plasma temperature and increased the working distance to the skin 220 compared to air. As described above, the plasma piercing is non-invasive since the plasma electrode is not in contact with the tissue or substrate to be treated.

세포내 천공의 측면에서, 유체 지질 이중층 막의 막관통 전압은 약 0.2 V 이상에 도달한다. 막관통 전압은 지질 이중층 막을 충전하고, 막 내에 신속하고, 국부적인 구조적 재배열을 야기하며 "수성 경로" 또는 "세공"을 형성하는 막을 뚫는 물이 채워진 막 구조로 전이를 야기한다. 수성 경로 또는 세공은 이온 및 분자적 수송의 전반적인 증가를 허용한다. 막관통 전압은 약 대략 1 nm의 최소 반경의 일차 막 "세공"을 생성하는 것으로 여겨진다. 이에 더해, 적용된 전기장은, 기계적으로 구속되지 않은 세포막을 변형시키고 (예를 들어, 현탁된 소포 및 세포) 전해질 전도도에 의해 좌우되는 이온 전하 재분포를 야기하는 신속한 분극화 변화를 일으킨다. In terms of intracellular perforation, the membrane penetration voltage of the fluid lipid bilayer membrane reaches about 0.2 V or higher. The membrane through voltage charges the lipid bilayer membrane and causes a rapid, local structural rearrangement in the membrane and a transition to a membrane structure filled with water that punches through the membrane to form an "aqueous path" or "pore ". An aqueous pathway or pore allows an overall increase in ion and molecular transport. The membrane penetration voltage is believed to produce a primary membrane "pore" of a minimum radius of about 1 nm. In addition, the applied electric field causes rapid polarization changes that modify the mechanically unrestrained cell membranes (e. G., Suspended vesicles and cells) and cause ionic charge redistribution, which is governed by electrolyte conductance.

플라즈마 제트(206)를 발생시키는 데에 사용되는 전기적 펄스는 또한 세포간 천공을 야기한다. 약 15 - 25 μm 두께의 SC는, 피부의 가장 전기적으로 저항력 있는 부위이다. 플라즈마 제트(206)를 발생시키는 데에 사용되는 전기적 펄스의 적용은 SC 내에 멀티라멜라 이중층의 천공을 야기하는, 약 50 V 내지 약 100 V에 걸친 경피 전압을 낳는다. 이들 적용된 경피 전압의 레벨에서, 땀관 및 모낭의 세포 라이닝(lining)의 천공 또한 일어난다. Electrical pulses used to generate the plasma jet 206 also cause intercellular perforation. SCs of about 15 - 25 μm thickness are the most electrically resilient parts of the skin. Application of electrical pulses used to generate the plasma jet 206 results in transcutaneous voltage over about 50 V to about 100 V, which causes perforation of the multilamellar bilayer in the SC. At these applied levels of transdermal voltage, perforation of the cell lining of the sweat glands and hair follicles also occurs.

처치된 영역으로부터 플라즈마 공급원을 제거할 시에 세공은 다시 닫히는 경향이 있으며 따라서, 공정은 가역적이다. 일부 세공은 연장된 시간의 기간 동안 개방된 채로 남아있으며, 그 동안 분자가 확산을 통해 계속 세포막을 건널 수 있다. 일부 실시양태에서, 세공이 약 5 분 미만 동안 개방된 채로 남아있는 것이 발견되었다. 실험 결과는 0 내지 약 5 분 내에 적용되었을 때 플라즈마 처치된 영역에 적용된 10 kDa 덱스트란 분자가 SC 안의 개방된 세공을 통해 수송된다는 것을 입증하였다. 5 분 후, 10 kDa 덱스트란 분자는 더 이상 SC를 통과하지 않는다. When removing the plasma source from the treated area, the pores tend to close again and thus the process is reversible. Some of the pores remain open for extended periods of time, during which molecules can continue to cross cell membranes through diffusion. In some embodiments, it has been found that the pores remain open for less than about 5 minutes. The experimental results demonstrate that 10 kDa dextran molecules applied to the plasma treated region when transported within 0 to about 5 minutes are transported through the open pores in the SC. After 5 minutes, the 10 kDa dextran molecule no longer passes through the SC.

전기 펄스가 피부에 적용될 때, 흡수된 에너지가 국부적 가열 및 피부에의 손상을 야기할 수 있다. 무손상 피부에 침적된 50 J/cm2 초과의 에너지가 기초 무손상 피부에 2 도 화상 및 열적 손상을 일으킨다. 이런 문제를 극복하기 위한 한 가지 방법은 국부적 가열 및 피부 손상을 야기함 없이 전달될 손상을 야기하는 동일한 양의 에너지를 허용하는, 짧은 지속시간의 펄스를 반복적으로 적용하는 것이다. 일부 실시양태에서, 무손상 피부에 침적된 에너지는 약 25 J/cm2 미만이며, 일부 실시양태에서, 무손상 피부에 침적된 에너지는 약 10 J/cm2 미만이며, 일부 실시양태에서, 무손상 피부에 침적된 에너지는 약 5 J/cm2 미만이며, 일부 실시양태에서, 무손상 피부에 침적된 에너지는 약 3 J/cm2 미만이다. 그러나, 상처를 처치할 때, 에너지는, 화상을 야기하지 않고, 예를 들어, 500 J/cm2까지 증가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 500 J/cm2의 범위의 에너지가 혈액을 응고시키는 데에 사용될 수 있다. When an electric pulse is applied to the skin, the absorbed energy may cause local heating and damage to the skin. Energy above 50 J / cm 2 deposited on intact skin causes secondary burns and thermal damage to underlying intact skin. One way to overcome this problem is to repeatedly apply short duration pulses that allow the same amount of energy to cause damage to be delivered without causing local heating and skin damage. In some embodiments, the energy deposited on intact skin is about 25 J / cm &lt; 2 &gt; And in some embodiments, the energy deposited on the intact skin is less than about 10 J / cm &lt; 2 &gt; And in some embodiments, the energy deposited on the intact skin is less than about 5 J / cm &lt; 2 &gt; And in some embodiments, the energy deposited on the intact skin is less than about 3 J / cm &lt; 2 &gt; . However, when treating a wound, the energy can be increased to 500 J / cm 2 without causing burns, for example. In some embodiments, an energy in the range of 500 J / cm &lt; 2 &gt; can be used to coagulate blood.

이에 더해, 피부에의 손상은 비균일한 전기장과 함께 일어나는, 또한 "스트리머(streamer)"로 알려진, 국부적 플라즈마 미세 방전으로부터 일어날 수 있다. 이런 문제는 균일한 전기장을 생성함으로써 극복될 수 있다. 일부 실시양태에서, 헬륨 가스가 플라즈마 발생기(201)에 공급되는 가스로서 사용될 수 있다. 헬륨의 사용이 균일한 플라즈마장을 제공하고 스트리머를 최소화하는 것이 발견되었다. 이에 더해, 나노초 펄스 전원장치는 보다 균일한 플라즈마장을 제공하고 따라서, 덜한 고통 및/또는 피부에 손상 가능성을 제공한다. 또한, 피부 손상은 전원장치의 전력 레벨, 주파수, 작동 주기 및 펄스 지속시간을 감소시키는 것 및 플라즈마 전극 및 처치될 피부 사이의 공간을 증가시키는 것에 의해 피할 수 있다.In addition, damage to the skin can result from localized plasma microdischarge, also known as "streamer ", which occurs with non-uniform electric fields. This problem can be overcome by creating a uniform electric field. In some embodiments, helium gas may be used as the gas to be supplied to the plasma generator 201. It has been found that the use of helium provides a uniform plasma field and minimizes streamers. In addition, nanosecond pulsed power supplies provide a more uniform plasma field and thus provide less pain and / or damage to the skin. In addition, skin damage can be avoided by reducing the power level, frequency, duty cycle and pulse duration of the power supply and by increasing the space between the plasma electrode and the skin to be treated.

플라즈마천공을 야기하기 위해 플라즈마를 적용한 후 및 플라즈마 발생 기구(206)가 꺼지면, 최대 약 몇 분 내지 몇 시간일 수 있는 기간 동안 수성 경로의 멀티라멜라 시스템이 개방된 채로 남아있다. Once the plasma is applied to cause plasma perforation and when the plasma generating mechanism 206 is turned off, the aqueous path multi-lamella system remains open for a period of up to about several minutes to several hours.

다른 타입의 플라즈마 발생기가 경피 전달 시스템을 위해 사용될 수 있으며, 예컨대, 예를 들어, 나노초 펄스 DBD 플라즈마, 마이크로초 펄스 DBD 플라즈마, 사인형 DBD 플라즈마, 저항력 있는 장벽 방전 플라즈마, 표면 DBD 플라즈마, 연속 모드 하에서 또는 1-100 %에 걸친 제어된 작동 주기 하에서 작동하는 DBD 플라즈마 제트의 2-D 또는 3-D 어레이 등이다. 모든 플라즈마 발생기가 성공적으로 천공을 유발하는 데에 사용될 수 있는 것은 아님에 주목하는 것이 중요하다. 열적 플라즈마, 글라이딩 아크(gliding arc) 방전, DC 중공 음극 방전, 양성 또는 음성 코로나 발생기 및 플라즈마트론 발생기가 플라즈마천공에 쓰이기에 적절하지 않은 플라즈마 발생기의 예시이다. 이러한 플라즈마 발생기는 열적 손상, 근육 수축 및 고통을 야기하는 전도 전류를 전달하거나, 또는 충분한 전하를 처치중인 기질에 전달하지 않으며, 적용된 전기장이 없거나 매우 약함을 의미하고 따라서 유발된 천공도 없다.Other types of plasma generators may be used for transdermal delivery systems, such as nanosecond pulsed DBD plasma, microsecond pulsed DBD plasma, sinusoidal DBD plasma, resistive barrier discharge plasma, surface DBD plasma, Or a 2-D or 3-D array of DBD plasma jets operating under controlled duty cycles spanning 1-100%. It is important to note that not all plasma generators can be used to successfully cause perforation. Examples of plasma generators are thermal plasmas, gliding arc discharges, DC hollow cathode discharges, positive or negative corona generators, and plasma tron generators that are not suitable for plasma drilling. These plasma generators do not carry conduction currents that cause thermal damage, muscle contraction and pain, or they do not transfer sufficient charge to the substrate being treated, there is no or very weak applied electric field, and therefore there is no induced perforation.

적절한 플라즈마 발생기는 낮은 전력 및/또는 고주파수에서 변위 전류인 지배적인 전류를 갖는다. 변위 전류는 전류 밀도의 단위를 가지며, 전도 전류가 갖는 것처럼 연관된 자기장을 가지지만, 그러나, 이것은 움직이는 전하의 전류가 아니라, 시간 가변성 전기장이다. 전기장은 피부와 접촉하지 않은 절연된 전극에 의해 피부에 적용된다. 전극이 절연되어 있고 피부와 접촉해 있지 않기 때문에, 피부 안으로, 열적 손상, 근육 수축 및 전기천공법과 연관된 고통을 야기할 수 있는 전도 전류의 흐름이 없다.A suitable plasma generator has a dominant current that is a displacement current at low power and / or high frequency. Displacement currents have units of current density and have associated magnetic fields, as does conduction currents, but this is not a current in the moving charge, but a time-varying electric field. The electric field is applied to the skin by an insulated electrode that is not in contact with the skin. Because the electrodes are insulated and are not in contact with the skin, there is no conduction current flow into the skin that can cause thermal damage, muscle contraction, and pain associated with electroporation.

더 큰 처치 영역에서는, 다중 플라즈마 제트 또는 더 큰 영역 편평 전극 (미도시)으로 구성된 전극 구성이 사용될 수 있다. 보다 복잡한 3D 표면의 경우에서, 제어된 플라즈마 모듈 (미도시)은 정지된 타겟 또는 가동성 스테이지 위에 놓여질 수 있는 플라즈마에 노출될 표면 주위를 움직일 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 플라즈마 제트는 또는 하나 이상의 타겟 영역을 플라즈마 플룸(plume) 또는 제트에 노출시키는 방식으로 움직이도록 프로그램된 로봇 팔에 부착될 수 있다. In the larger treatment area, electrode configurations composed of multiple plasma jets or larger area flat electrodes (not shown) may be used. In the case of a more complex 3D surface, a controlled plasma module (not shown) can move around the surface to be exposed to the plasma, which can be placed on a stationary target or movable stage. In some embodiments, one or more plasma jets may be attached to a robotic arm programmed to move in a manner that exposes one or more target regions to a plasma plume or jet.

이에 더해, 일부 실시양태에서, 플라즈마 발생기(201)는 생체분자/약물 전달 시스템과 결합될 수 있으며, 여기서 분자는 무침(needle-free) 주입, 증발, 분무 및 또는 미스팅(misting)을 통해 처치 영역에 수송될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이것은 표면의 전처치를 도울 수 있다. In addition, in some embodiments, the plasma generator 201 may be combined with a biomolecule / drug delivery system, wherein the molecules are treated by needle-free injection, evaporation, spraying, or misting, Lt; / RTI &gt; area. In some embodiments, this may aid pretreatment of the surface.

플라즈마 온도를 감소시키고 및 플라즈마천공에 이어지는 피부 침투를 증진시키는 것이 필수적인 일부 실시양태에서, He, Ar, Ne, Xe 등, 공기, 또는 적은 퍼센트 (0.5 %-20 %)의 다른 가스, 예컨대 O2 및 N2를 갖는 비활성 가스의 혼합물 및 물, DMSO, 에탄올, 이소프로필 알콜, n-부탄올을 포함하는 기화된 액체를 갖는 비활성 가스의 혼합물을 첨가제 등과 함께 또는 없이 사용하여 비열 플라즈마를 발생시키는 것이 이롭다. And reducing the plasma temperature, and in some embodiments it is essential to promote skin penetration, leading to a plasma perforation, He, Ar, Ne, Xe or the like, air, or other gases, a small percentage (0.5% -20%), such as O 2 And a mixture of inert gases having N 2 and a mixture of inert gas having a vaporized liquid comprising water, DMSO, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, with or without additives, etc., is advantageous to generate a non-thermal plasma .

도 3은 또 다른 예시적인 경피 전달 시스템(300)을 도시한다. 경피 전달 시스템(300)은 플라즈마 발생기(301)를 포함한다. 플라즈마 발생기(301)는 제1 단부에서 전극(302)과, 및 제2 단부에서 고전압 전원장치 (미도시)와 연결된 고전압 와이어(303)를 포함한다. 적절한 고전압 공급장치가 전술되었다. 일부 예시적인 실시양태에서, 전원장치는 나노초 펄스 전원장치였다. 플라즈마(306)는 교류 극성 펄스 전압을 나노초 지속시간 펄스와 함께 적용하는 것에 의해 발생되었다. 적용된 전압은 약 40 - 500 ns (20 kHz까지의 단일 펄스)의 펄스 폭을 0.5 - 1 kV/ns의 상승 시간과 함께 가졌으며 0.01 - 100 W/cm2의 전력 밀도에서 약 ~20 kV (피크-대-피크)의 크기를 가졌다. 유전체 장벽(304)은 고전압 전극(302) 아래에 위치해 있다. 이에 더해, 고전압 전극(302)은 하우징(305) 내에 위치해 있다. 플라즈마 발생기(301)는 비열 유전체 장벽 방전(DBD) 발생기이다. 플라즈마(306)는 플라즈마 발생기(301)에 의해 발생한다. 도 3은 또한 피부(320)를 포함한다. 피부 또는 조직은 두 번째 전극으로서 행동하며, 접지되어 있을 수 있고 또는 부유 접지일 수 있다. 플라즈마(306)는 직접 피부(320)와 접촉해 있다. 본원에 개시된 예시적인 실험 결과에서, 피부(320)는 돼지 피부이다.FIG. 3 illustrates another exemplary percutaneous delivery system 300. The transdermal delivery system 300 includes a plasma generator 301. The plasma generator 301 includes an electrode 302 at a first end and a high voltage wire 303 connected to a high voltage power supply (not shown) at a second end. A suitable high voltage supply has been described above. In some exemplary embodiments, the power supply was a nanosecond pulse power supply. Plasma 306 was generated by applying an alternating polarity pulse voltage with a nanosecond duration pulse. The applied voltage is about 40 - 500 ns a pulse width of (a single pulse to the 20 kHz) 0.5 - 1 kV / in ns was held with a rise time of 0.01 - at a power density of 100 W / cm 2 about ~ 20 kV (peak -To-peak). &Lt; / RTI &gt; The dielectric barrier 304 is located under the high voltage electrode 302. In addition, the high voltage electrode 302 is located within the housing 305. The plasma generator 301 is a non-thermal dielectric barrier discharge (DBD) generator. The plasma 306 is generated by the plasma generator 301. Figure 3 also includes a skin 320. The skin or tissue acts as a second electrode, can be grounded, or it can be floating ground. The plasma 306 is in direct contact with the skin 320. In the exemplary experimental results disclosed herein, the skin 320 is pig skin.

직접 플라즈마(306)는 전극(302)에 교류 극성 펄스 전압을 적용하는 것에 의해 발생한다. 적용된 전압은 약 20 kV (피크-대-피크)의 크기와 함께 약 1 - 10 μs (100 Hz 내지 30 kHz)의 펄스폭을 갖는다. 전원장치 (미도시)는 가변 전압 및 가변 주파수 전원장치였다. 1 mm 두께의 투명한 석영 슬라이드가 절연성 유전체 장벽(304)으로서 사용되었고 이것은 전극(302)을 덮는다. 전극(302)은 2.54 cm 직경 구리 전극이었다. 유전체 장벽(304) 및 돼지 피부(320) 사이의 방전 갭(gap)은 약 4 mm ± 1 mm이다. 일부 실험에서, 펄스 파형은 약 22 kV (피크-대-피크)의 진폭, 약 9 μs의 지속시간을, 약 5 V/ns의 상승 시간과 함께 갖는다. 방전 전력 밀도는 약 0.1 W/cm2 내지 2.08 W/cm2였다. J/cm2 플라즈마 처치 용량은 플라즈마 방전 전력 밀도를 플라즈마 처치 지속시간으로 곱하여 계산되었다. Direct plasma 306 is generated by applying an alternating polarity pulse voltage to electrode 302. The applied voltage has a pulse width of about 1 - 10 μs (100 Hz to 30 kHz) with a magnitude of about 20 kV (peak-to-peak). The power supply (not shown) was a variable voltage and variable frequency power supply. A 1 mm thick transparent quartz slide was used as the dielectric dielectric barrier 304 and covers the electrode 302. The electrode 302 was a 2.54 cm diameter copper electrode. The discharge gap between the dielectric barrier 304 and the pig skin 320 is about 4 mm +/- 1 mm. In some experiments, the pulse waveform has an amplitude of about 22 kV (peak-to-peak), a duration of about 9 μs with a rise time of about 5 V / ns. The discharge power density was about 0.1 W / cm 2 to 2.08 W / cm 2 . J / cm 2 The plasma treatment capacity was calculated by multiplying the plasma discharge power density by the plasma treatment duration.

이에 더해, 간접 플라즈마(406)는 플라즈마 발생기(401)로 생성된다. 플라즈마 발생기(401)는 플라즈마 발생기(301)와 유사하나, 플라즈마 발생기(401)는 플라즈마(406)를 필터링하는 금속 메쉬(330)를 포함한다. 금속 메쉬(300)는 하전된 이온 및 전자의 통과를 막지만, 그러나 중성종(neutral species)은 통과 및 피부에 접촉을 허용한다. 중성종은 "잔광(afterglow)"으로 지칭될 수 있다.In addition, the indirect plasma 406 is generated by the plasma generator 401. The plasma generator 401 is similar to the plasma generator 301 except that the plasma generator 401 includes a metal mesh 330 for filtering the plasma 406. Metal mesh 300 prevents the passage of charged ions and electrons, but neutral species allows passage and contact with the skin. A neutral species may be referred to as "afterglow ".

도 5는 경피 전달 시스템(500)의 또 다른 예시적인 실시양태의 개략도이다. 도 6은 경피 전달 시스템(500)의 전극의 평면도이다. 경피 전달 시스템(500)은 복수의 DBD 제트를 포함한다. 예시적인 경피 전달 시스템(500)은 벌집 모양의 DBD 제트의 어레이를 갖는다; 그러나, 많은 다른 구성, 예컨대, 선형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 등이 사용될 수 있다. FIG. 5 is a schematic diagram of another exemplary embodiment of percutaneous delivery system 500. FIG. 6 is a top view of the electrodes of the transdermal delivery system 500. FIG. Transdermal delivery system 500 includes a plurality of DBD jets. The exemplary transdermal delivery system 500 has an array of honeycomb DBD jets; However, many different configurations may be used, for example, linear, triangular, square, pentagonal, hexagonal, octagonal, and the like.

DBD 제트는 유리 튜브 504A, 504B, 504C, 504D, 504E, 504F 및 504G를 갖는다. 금속 전극(502)은 대응하는 각 유리 튜브 504A, 504B, 504C, 504D, 504E, 504F, 및 504G를 수취하는 복수의 실린더형 개구 502A, 502B, 502C, 502D, 502E, 502F, 및 502G를 포함한다. 임의로, 다중 금속 전극이 사용될 수 있다. 금속 전극(502)은 쇼크를 막기 위해 절연성 외피 (미도시)를 가질 수 있다. 금속 전극(502)은 전술한 바와 같이 고전압 공급원에 연결되어 있다. The DBD jets have glass tubes 504A, 504B, 504C, 504D, 504E, 504F and 504G. The metal electrode 502 includes a plurality of cylindrical openings 502A, 502B, 502C, 502D, 502E, 502F, and 502G that receive corresponding respective glass tubes 504A, 504B, 504C, 504D, 504E, 504F, . Optionally, multiple metal electrodes may be used. The metal electrode 502 may have an insulating sheath (not shown) to prevent shock. The metal electrode 502 is connected to a high voltage supply as described above.

DBD 제트는 제1 단부에 위치한 가스 흐름 유입구를 가지며 플라즈마 제트 516A, 516B, 516C, 516D, 516E, 516F 및 516G를 다른 한 쪽에 가진다. 전술한 바와 같이, 가스는, 예를 들어, He, Ar, Ne, Xe, 공기, He+공기, Ar+공기, Ne+공기, Xe+공기, 등일 수 있다. 이에 더해, 각 유리 튜브 504A, 504B, 504C, 504D, 504E, 504F 및 504G는 유리 튜브를 따라서 위치한 유입구 508A, 508B, 508C, 508D, 508E, 508F, 및 508G를 증발된 액체 첨가제를 수취하기 위해 가질 수 있다. 이들 유입구는 전극(502) 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 예시적인 경피 전달 시스템(500)은 피부를 접지 전극으로서 이용한다. The DBD jets have gas flow inlets located at the first end and have plasma jets 516A, 516B, 516C, 516D, 516E, 516F and 516G on the other side. As described above, the gas may be, for example, He, Ar, Ne, Xe, air, He + air, Ar + air, Ne + air, Xe + air, In addition, each glass tube 504A, 504B, 504C, 504D, 504E, 504F and 504G has an inlet 508A, 508B, 508C, 508D, 508E, 508F and 508G located along the glass tube to receive the vaporized liquid additive . These inlets may be located above or below the electrode 502. An exemplary transdermal delivery system 500 utilizes skin as a ground electrode.

본원에 기술된 다양한 실험에서, 경피 전달 시스템의 일부 실시양태는 도 2의 측면에서 설명된 직접 플라즈마 발생기(201)를 사용하며, 일부는 도 3의 측면에서 설명된 직접 플라즈마 발생기(301)를 사용하며, 일부는 도 4의 측면에서 설명된 간접 플라즈마 발생기를 사용한다.In the various experiments described herein, some embodiments of the transdermal delivery system employ the direct plasma generator 201 described in the aspect of Figure 2, some using the direct plasma generator 301 described in the aspect of Figure 3 And partly uses the indirect plasma generator described in the aspect of Fig.

도 2 및 도 3의 예시적인 실시양태에서, 피부(220)는 활동 전자(energetic electron), 중성 및 음성 및 양성 이온을 포함하는 하전된 종을 함유하는 플라즈마(206)에 직접적으로 노출된다. 유사하게, 직접 플라즈마 발생기(301)와 함께 전기적 방전이 유전체 장벽(304) 및 피부(320) 사이에서 일어나며, 활동 전자, 중성 반응성 종 및 음성 및 양성 이온을 포함하는 하전된 입자에 피부를 직접적으로 노출시킨다. In the exemplary embodiment of Figures 2 and 3, the skin 220 is directly exposed to a plasma 206 containing charged species, including energetic electrons, neutral and negative, and positive ions. Similarly, an electrical discharge with the direct plasma generator 301 takes place between the dielectric barrier 304 and the skin 320 and direct skin to the charged particles, including active electrons, neutral reactive species and negative and positive ions Exposed.

플라즈마 발생기(401)에 의해 생성된 간접 플라즈마는 고전압 전극 및 피부 사이에 놓여진 접지된 구리 메쉬 (16 x 16 메쉬 사이즈와 0.011" 와이어 직경 및 0.052" 개구 사이즈)를 이용하며, 하전된 입자를 노출된 피부 표면에 접촉하지 못하게 한다.Indirect plasma generated by the plasma generator 401 utilizes a grounded copper mesh (16 x 16 mesh size and 0.011 "wire diameter and 0.052" aperture size) placed between the high voltage electrode and the skin, Prevent contact with the skin surface.

실험 결과Experiment result

여러 실험이 수행되고 형광 염료로 태그된 덱스트란 분자, 또는 형광 염료로 태그된 단백질 또는 형광 염료로 태그된 나노 입자를 피부층을 통해 수송하기 위해 실험 결과 및 공정은 돼지 피부의 플라즈마 처치에 기반한다. 다양한 사이즈의 덱스트란 분자의 수송은 다른 사이즈, 극성 및 물리화학적 특성의 분자의 경피 전달을 위해 플라즈마를 사용하는 것의 실행가능성을 입증하였다.Experimental results and processes are based on plasma treatment of pig skin to carry dextran molecules tagged with fluorescent dyes, or proteins tagged with fluorescent dyes or nanoparticles tagged with fluorescent dyes through the skin layer, where several experiments have been performed. The transport of dextran molecules of various sizes has demonstrated the feasibility of using plasma for transdermal delivery of molecules of different size, polarity and physicochemical properties.

귓등 및 복부로부터 온 무손상 각질층 (SC)을 갖는 돼지 피부가 사용되었으며, 전층 (살지지 않은) 및 부분층 (살진) 피부를 모두 포함한다. 피부는 -80 ℃에서 처치일까지 보관되었다. 처치 당일에 피부는 실온까지 해동되었으며 습윤 상자 안에 한 시간 동안 보관되었다. 플라즈마 적용에 앞서 머리카락이 이발기(hair clipper)로 제거되었으며 피부가 면도되었다. 피부는 비누로 씻겨졌으며 종이 타월로 두드려 건조되었다. 귓등으로부터 온 피부는 1" x 1" 조각으로 절단되었으며 복부로부터 온 피부는 2" x 2" 조각으로 절단되었다. 피부의 조각은 일정한 습도를 유지하기 위해 습윤 상자 안에 젖은 종이 타월 위에 보관되었다.Porcine skin with intact stratum corneum (SC) from the ears and abdomen has been used and includes both full (not saliva) and partial (fat) skin. Skin was kept at -80 ° C until treatment. On the day of treatment, the skin was thawed to room temperature and stored for one hour in a humid box. Prior to the application of the plasma, the hair was removed with a hair clipper and the skin was shaved. The skin was washed with soap and dried with a paper towel. The skin from the ear was cut into 1 "x 1" pieces and the skin from the abdomen was cut into 2 "x 2" pieces. The pieces of skin were kept on a wet paper towel in a wet box to maintain constant humidity.

3, 10, 40 및 70 kDa의 분자량을 갖는 리신 고정가능성 형광 태그된 덱스트란 분자가 또한 사용되었다. 덱스트란은 스스로 피부를 통해 자유롭게 확산하지 못하며 청구되고 본원에 기술된 플라즈마-유발성 천공 ("플라즈마천공") 공정을 위한 방법 및 장치를 확정하기 위한 프로브(probe)로서 사용되었다. 각 실험에서, 덱스트란 분자는 탈이온화된 물에서 5 mg/ml의 농도까지 재구성되었다. Lysine fixability fluorescently tagged dextran molecules with molecular weights of 3, 10, 40 and 70 kDa were also used. Dextran does not diffuse freely through the skin by itself and has been used as a probe to determine the method and apparatus for the plasma-induced perforation ("plasma perforation ") process claimed and described herein. In each experiment, dextran molecules were reconstituted to a concentration of 5 mg / ml in deionized water.

일부 실험에서, 돼지 피부는 비열 DBD 플라즈마로 최대 약 3 분의 기간 동안 처치되었으며 다음의 플라즈마 전력 공급원 파라미터가 변화되었다: 주파수 (Hz)는 약 100 내지 약 3500 Hz로 변화되었으며, 펄스 지속시간은 약 1 내지 약 10 μs로 변화되었으며; 작동 주기는 약 1 내지 약 100 %로 변화되었으며, 처치 시간은 약 0.5 내지 약 3 분에 걸쳐있었다. In some experiments, pig skin was treated with a specific heat DBD plasma for a maximum period of about 3 minutes and the following plasma power source parameters were changed: the frequency (Hz) was varied from about 100 to about 3500 Hz, the pulse duration was about 1 to about 10 μs; The duty cycle was varied from about 1 to about 100%, and the treatment time was from about 0.5 to about 3 minutes.

일부 실험에서, 40 μL의 덱스트란 현탁액은 플라즈마 처치 후 즉시 피부에 적용되었다. 일부 실험에서, 피부는 약 1 분 동안 플라즈마 처치되었으며, 이어서 덱스트란 용액이 적용되고, 이후 타겟 영역이 약 또 다른 1 분 동안 플라즈마로 처치되었다. 일부 실험에서, 덱스트란 용액이 피부에 적용되었으며 약 1 분 동안 플라즈마로 처치되었다. 다양한 실험에서, 처치된 피부는 어둠 속에서 15, 30, 45 또는 60 분 동안 덱스트란 용액과 상호작용 하는 것을 허용한다. In some experiments, 40 μL of dextran suspension was applied to the skin immediately after plasma treatment. In some experiments, the skin was plasma treated for about 1 minute, followed by a dextran solution, and then the target area was treated with plasma for about another minute. In some experiments, dextran solution was applied to the skin and treated with plasma for about 1 minute. In various experiments, the treated skin is allowed to interact with the dextran solution for 15, 30, 45 or 60 minutes in the dark.

처치 후, 5 - 10 mm 펀치 생검 시료가 대조군 샘플 및 플라즈마 처치된 샘플로부터 얻어졌다. 생검 시료는 즉시 10 % 중성 완충된 포르말린에 잠겨 졌고 이후 4 ℃에서 저장되었다. 조직학적 분석을 위한 생검 시료는 파라핀 포매에 이어서 헤마톡실린 및 에오신(H&E) 염색법 또는 동결절편법을 사용하여 준비되었다. 10 μm 슬라이스가 피부 표면에 수직으로 얻어졌으며 유리 현미경 슬라이드 위에 얹어졌다. EVOS 역상 형광 가능 현미경 (에이엠지 마이크로스코프(AMG Microscope))에서 형태적 분석 및 침투 깊이 분석이 수행되었다.After treatment, 5 - 10 mm punch biopsy samples were obtained from the control and plasma treated samples. Biopsy samples were immediately immersed in 10% neutral buffered formalin and stored at 4 ° C. Biopsy specimens for histological analysis were prepared using paraffin embedding followed by hematoxylin and eosin (H & E) staining or freeze cutting. A 10 μm slice was obtained perpendicular to the skin surface and placed on a glass microscope slide. Morphological and penetration depth analyzes were performed on EVOS reverse phase fluorescence enabled microscope (AMG Microscope).

실험 결과는 비열 플라즈마가 기저 피부에 가시적인 열적 손상 없이 무손상 돼지 피부에 천공을 유발함을 입증하였다. 이에 더해, 3 kDa의 덱스트란 분자 (1 nm 유체역학적 반경)가 500 μm의 평균 깊이까지 피부를 통과했다는 증거가 있다. 10 kDa의 덱스트란 분자 (2 nm 유체역학적 반경)는 200 μm의 평균 깊이까지 이동하였다. 이들 및 보다 세부적인 결과가 아래 표 I에서 제공된다. Experimental results demonstrate that the nonthermal plasma induces perforation in intact pig skin without visible thermal damage to the underlying skin. In addition, there is evidence that a 3 kDa dextran molecule (1 nm hydrodynamic radius) has penetrated the skin to an average depth of 500 μm. A dextran molecule (2 nm hydrodynamic radius) of 10 kDa migrated to an average depth of 200 μm. These and more detailed results are provided in Table I below.

표 I의 두 번째 컬럼은 사용된 플라즈마 공급원의 타입을 지시한다. 세 번째 컬럼은 덱스트란 분자의 분자량을 지시한다. 네 번째 내지 여섯 번째 컬럼은 특정 실험을 위한 플라즈마 발생기를 위한 전원장치 설정을 확인한다. 일곱 번째 컬럼은 처치된 영역에 덱스트란 분자의 용액이 적용되기에 앞서 처치된 영역이 플라즈마에 노출된 시간 (만약 있다면)을 지시한다. 유사하게, 여덟 번째 컬럼은 처치된 영역에 덱스트란 분자의 용액이 적용된 후에 처치된 영역이 플라즈마에 노출된 시간 (만약 있다면)을 지시한다. 아홉 번째 컬럼은 플라즈마 처치 후 용액이 처치된 영역에 남겨진 시간의 양을 지시하며 열 번째 컬럼은 피부 안으로 덱스트란 분자의 평균 침투 깊이를 지시한다.The second column of Table I indicates the type of plasma source used. The third column indicates the molecular weight of the dextran molecule. The fourth through sixth columns confirm the power supply settings for the plasma generator for a particular experiment. The seventh column indicates the time (if any) that the treated area was exposed to the plasma prior to applying the solution of dextran molecule to the treated area. Similarly, the eighth column indicates the time (if any) that the treated area was exposed to the plasma after the solution of the dextran molecule was applied to the treated area. The ninth column indicates the amount of time left in the treated area of the solution after plasma treatment and the tenth column indicates the average penetration depth of dextran molecules into the skin.

헬륨 가스를 투입으로서 사용하는 도 2에 도시된 예시적인 DBD 제트 플라즈마 발생기는 "He DBD 제트"로서 확인된다. 도 3에 도시된 DBD 플라즈마 발생기는 "공기 DBD"로 확인된다.An exemplary DBD jet plasma generator shown in Figure 2 using helium gas as input is identified as "He DBD jet ". The DBD plasma generator shown in Fig. 3 is identified as "air DBD ".

<표 I><Table I>

다른 플라즈마 구성 및 처치 양식을 위한 형광 태그된 덱스트란 분자의 침투의 깊이The depth of penetration of fluorescently tagged dextran molecules for different plasma configurations and treatment modalities

Figure pct00001
Figure pct00001

SC의 평균 깊이는 약 10 μm 내지 20 μm이다. 따라서, 상기의 모든 실험 결과는 플라즈마천공이 경피 전달의 주된 장벽인 SC를 통해 분자를 전달하는 데에 성공적이라는 것을 입증하였다.The average depth of SC is about 10 [mu] m to 20 [mu] m. Thus, all of the above experimental results demonstrate that plasma perforation is successful in delivering molecules through SC, which is a major barrier to transdermal delivery.

이에 더해, He DBD 제트의 펄스 지속시간을 줄이는 것은 피부 내 침투 깊이 증가를 일으킨다. 플라즈마 주파수를 증가시키는 것 또한 피부 내 침투 깊이를 증가시켰다. 작동 주기를 증가시키는 것은 피부 내 침투 깊이 역시 증가시켰다. 짧은 플라즈마 처치 시간 (1 분 정도)이 더 큰 피부 내 침투 깊이를 수득한다는 것이 또한 발견되었다. 이에 더해, 고분자량 덱스트란에 대한 증가된 침투 깊이가 더 긴 펄스 지속시간에서 관찰되었다.In addition, reducing the pulse duration of a He DBD jet causes an increase in penetration depth in the skin. Increasing the plasma frequency also increased penetration depth into the skin. Increasing the working cycle also increased penetration depth into the skin. It has also been found that a short plasma treatment time (about 1 minute) results in a larger penetration depth into the skin. In addition, an increased penetration depth for high molecular weight dextran was observed at longer pulse durations.

나아가, 플라즈마 처치를 위한 DBD 제트 플라즈마 발생기의 사용은 보통의 DBD를 사용해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기보다 평균적으로 더 높은 침투 깊이를 수득한다. 이에 더해, 더 긴 펄스 지속시간 및 더 짧은 작동 주기에서 보통의 DBD 전극을 갖는 플라즈마 발생기에 의해 발생한 플라즈마를 사용할 때 침투 깊이는 표피로 제한된다. 따라서, 결과는, 예를 들어, 사용된 플라즈마 발생기의 타입, 주파수, 작동 주기, 펄스 지속시간, 플라즈마 처치 시간 및 피부에의 적용 시간을 포함하는 플라즈마 처치 파라미터를 변화시킴으로써 대상 분자의 침투 깊이가 제어될 수 있음을 입증한다. Further, the use of a DBD jet plasma generator for plasma treatment results in an average higher penetration depth than a plasma generator generating a plasma using a conventional DBD. In addition, penetration depth is limited to the epidermis when using plasmas generated by plasma generators with normal DBD electrodes at longer pulse durations and shorter operating cycles. Thus, the results can be used to control the penetration depth of the target molecule, for example, by varying the plasma treatment parameters including, for example, the type, frequency, duty cycle, pulse duration, plasma treatment time and application time to the skin of the plasma generator used .

플라즈마 처치 전 또는 후 대상 분자의 적용은 유사한 플라즈마 노출 시간 후 유사한 침투 깊이를 수득한다. 따라서, 민감성 분자, 약물 또는 백신의 적용에 앞서 플라즈마를 적용하는 것은 플라즈마 또는 연관된 전기장과의 상호작용으로 인한 민감성 분자, 약물 또는 백신의 활성 손실 또는 분해 없이 새롭게 생성된 세공을 통해 민감성 분자, 약물 또는 백신의 침투를 허용한다.Application of the subject molecules before or after plasma treatment yields a similar penetration depth after a similar plasma exposure time. Thus, application of a plasma prior to the application of a sensitive molecule, drug or vaccine may be accomplished by contacting the susceptible molecule, drug or vaccine with a susceptible molecule, drug or vaccine through a newly created pore without loss of activity or degradation of the susceptible molecule, drug or vaccine due to interaction with the plasma or the associated electric field Allows penetration of the vaccine.

아래 표 II는 플라즈마천공을 사용하여 피부를 통해 전달될 수 있는 분자량의 예시적인 화합물의 목록을 확인한다. 화합물의 전하 또한 차트에 포함되어 있다. Table II below identifies a list of exemplary compounds of molecular weight that can be delivered through the skin using plasma perforation. The charge of the compound is also included in the chart.

<표 II><Table II>

경피 약물 전달에 적절한 분자Molecules suitable for transdermal drug delivery

Figure pct00002
Figure pct00002

비록 상기 표에 열거된 분자 중 일부가 500 달톤 미만의 MW를 가지고, 플라즈마천공 없이 경피 전달에 적절할 수 있지만, 플라즈마천공은 분자의 치료량의 전달 속도 및 효율을 증가시킬 수 있거나, 지저분한 겔 또는 크림의 필요를 감소시킬 수 있다. Although some of the molecules listed in the above table have a MW of less than 500 daltons and may be suitable for transdermal delivery without plasma perforation, plasma perforation may increase the delivery rate and efficiency of therapeutic doses of the molecule, The need can be reduced.

이에 더해, 플라즈마천공은 SC를 통해 표피 안으로 알부민을 전달하는 데에 사용될 수 있다. 실험 결과는 녹색 형광 (형광 태그는 표준 형광 가능 이미징 기술을 통해 대상 분자의 탐지를 가능하게 한다)으로 태그된 알부민 (66 kDa)은 피부를 플라즈마로 처치함으로써 경피적으로 전달될 수 있음을 입증하였다. 일부 실험에서, 전력 공급원은 200 ns 및 20 kV로 설정되었으며 다양한 펄스와 함께 사용되었다. 3 펄스, 5 펄스 및 10 펄스가 피부에 적용되었고 모두 SC의 침투를 일으켰으며, 10 펄스는 3 펄스보다 알부민을 더 깊이 전달하였다. 또 다른 실험 세트는 200 ns 및 5 펄스의 전력 설정에서 다른 전압으로 피부를 처치하였다. 10 kV, 15 kV 및 20 kV가 사용되었다. 알부민은 모든 전압에서 피부를 통해 침투했으며, 20 kV에서 가장 깊은 침투를 일으켰다. 이에 더해, 100 ns 및 30 초로 설정된 전력 공급원을 여러 가지 다른 주파수 설정으로 사용하는 처치는 다른 침투 깊이를 일으킨다. 500 Hz, 1000 Hz 및 5000 Hz 모두 표피 안으로 침투를 일으키며, 높은 주파수에서 가장 깊은 침투를 일으킨다. 실험 결과는 알부민이 최대 약 75 내지 100 μm의 깊이로 두드러지게 표피에 국부화 되어있음을 나타낸다. In addition, plasma perforation can be used to deliver albumin into the epidermis via SC. Experimental results have demonstrated that albumin (66 kDa) tagged with green fluorescence (fluorescence tag enables detection of the target molecule via standard fluorescent capable imaging technology) can be delivered percutaneously by treating the skin with plasma. In some experiments, the power supply was set to 200 ns and 20 kV and used with various pulses. Three pulses, five pulses, and ten pulses were applied to the skin, all causing penetration of SC, and 10 pulses delivered deeper than albumin over 3 pulses. Another set of experiments treated the skin with different voltages at a power setting of 200 ns and 5 pulses. 10 kV, 15 kV and 20 kV were used. Albumin penetrated through the skin at all voltages and caused the deepest penetration at 20 kV. In addition, treatments using a power source set to 100 ns and 30 seconds at various different frequency settings cause different penetration depths. 500 Hz, 1000 Hz, and 5000 Hz both cause penetration into the epidermis, resulting in the deepest penetration at higher frequencies. Experimental results indicate that albumin is localized to the epidermis prominently at a depth of up to about 75 to 100 μm.

이에 더해, 플라즈마천공은 SC를 통해 표피 및 진피 안으로 형광 태그된 IgG(인간 면역글로불린 G)를 전달하는 데에 사용될 수 있다. 실험 결과는 IgG (115 kDa)가 피부를 마이크로초 펄스 플라즈마로 처치하는 것에 의해 경피적으로 전달될 수 있음을 입증하였다. 일부 실험에서, 200 ns 및 5 μs로 설정된 전력 공급원이 30 초 동안 다양한 주파수로 피부를 처치하는 데에 사용되었으며 IgG가 60 분 홀드 시간 동안 피부에 적용되었다. 500 Hz, 1500 Hz 및 3500 Hz 모두 표피 안으로의 침투를 일으키며, 높은 주파수에서 가장 깊은 침투를 일으킨다. 일부 실험에서, 200 ns 및 3500 Hz로 설정된 전력 공급원이 30 초 동안 다양한 펄스 지속시간으로 피부를 처치하는 데에 사용되었으며 IgG가 60 분 홀드 시간 동안 피부에 적용되었다. 1 μs, 3 μs, 및 5 μs 펄스가 사용되었고 모두 표피 안으로 침투를 일으키며, 높은 주파수에서 가장 깊은 침투를 일으킨다. 따라서, 마이크로초 펄스 플라즈마 유발 부분을 통한 IgG의 전달 깊이는 PDP (피부에 대한 플라즈마의 적용에 이어서 분자의 적용 및 이후 피부에 대한 플라즈마의 두 번째 적용) 모드에서 이것이 펄스 지속시간에 강하게 의존하는 것에 반해, PD (피부에 대한 플라즈마의 적용에 이어서 분자의 적용) 모드에서는 플라즈마 주파수에 비례한다. PDP 모드는 PD 모드보다 피부 안으로 IgG의 침투를 더 깊이 증진시킨다. 실험 결과는 IgG가 표피에 두드러지게 국부화 되어있음을 나타내지만, 강한 신호는 진피 내 약 400 내지 600 μm에서 결정되었다.In addition, plasma perforation can be used to deliver fluorescently tagged IgG (human immunoglobulin G) into the epidermis and dermis via SC. Experimental results demonstrate that IgG (115 kDa) can be delivered percutaneously by treating the skin with a microsecond pulse plasma. In some experiments, a power source set to 200 ns and 5 μs was used to treat the skin at various frequencies for 30 seconds and IgG was applied to the skin for a 60 minute hold time. 500 Hz, 1500 Hz, and 3500 Hz all cause penetration into the epidermis, resulting in the deepest penetration at higher frequencies. In some experiments, a power source set at 200 ns and 3500 Hz was used to treat the skin with various pulse durations for 30 seconds and IgG was applied to the skin for a 60 minute hold time. 1 μs, 3 μs, and 5 μs pulses were used, all causing penetration into the epidermis and causing the deepest penetration at high frequencies. Thus, the transfer depth of IgG through the microsecond pulsed plasma-induced portion is dependent on the PDP (application of the plasma to the skin followed by application of the molecule and subsequent application of the plasma to the skin) In contrast, PD (proportional to the plasma frequency in the application of the plasma to the skin followed by the molecule) mode. The PDP mode enhances the penetration of IgG more deeply into the skin than the PD mode. Experimental results showed that IgG was localized predominantly in the epidermis, but strong signals were determined in the dermis at about 400 to 600 μm.

표 III은 현재 피부에 적용되는 국소 약물의 목록을 확인한다. 이들 국소 약물은 겔 또는 크림으로 적용될 수 있다. 일부 예시적인 방법론에서, 이들 약물은 지저분한 겔 또는 크림의 필요 없이 플라즈마천공 후에 적용될 수 있다. 이에 더해, 플라즈마천공은 약물의 치료량 전달을 위해 요구되는 시간의 양을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 플라즈마 처치 후 화합물을 적용하는 것은 국소 약물이 조성을 변경함 없이 SC를 신속하게 투과하도록 허용한다. 본원에 개시된 방법이 화학적 조성을 변경하지 않기 때문에, 새로운 약물 또는 조성물에 대한 FDA 승인을 얻는 것이 필요하지 않을 수 있거나, 승인 속도가 증가될 수 있다. 이에 더해, 국소 약물은 겔 또는 크림 없이 (또는 적은 겔 또는 크림으로) 적용될 수 있다. 이에 더해, 흡수율이 증가하기 때문에 적은 약물이 요구될 수 있다. Table III identifies a list of topical drugs currently applied to the skin. These topical drugs may be applied as gels or creams. In some exemplary methodologies, these drugs can be applied after plasma drilling without the need for a dirty gel or cream. In addition, plasma perforation can reduce the amount of time required to deliver a therapeutic dose of the drug. Moreover, application of the compound after the plasma treatment allows the topical drug to rapidly penetrate the SC without altering the composition. Since the methods disclosed herein do not alter the chemical composition, it may not be necessary to obtain FDA approval for a new drug or composition, or the rate of approval may be increased. In addition, the topical drug may be applied without the gel or cream (or as a small gel or cream). In addition, since the absorption rate increases, a small amount of drug may be required.

<표 III><Table III>

흔히 사용되는 국소 약물Common topical drugs

Figure pct00003
Figure pct00003

표 IV는 적은 시간으로, 또는 지저분한 크림 및 겔의 필요 없이 플라즈마천공을 사용하여 투여될 수 있는, 경피 약물-전달 시스템에 현재 사용되는 약물의 목록을 확인한다. 표 III의 측면에서 전술된 이점은 표 IV의 목록에도 적용된다.Table IV identifies a list of drugs currently used in transdermal drug delivery systems that can be administered with less time, or using plasma perforation without the need for dirty cream and gel. The advantages described above in terms of Table III also apply to the list in Table IV.

<표 IV><Table IV>

경피 약물Transdermal drug

Figure pct00004
Figure pct00004

플라즈마천공은 여러 다른 실용적인 적용을 갖는다. 일부 실시양태에서, 플라즈마천공은 살균제, 항균제, 외과용 스크럽, 등의 침투를 증가시키는 데에 사용될 수 있다. 예시적인 살균제, 항균제, 외과용 스크럽은 아래 표 V에서 확인된다.Plasma drilling has many other practical applications. In some embodiments, plasma perforation can be used to increase penetration of bactericides, antimicrobial agents, surgical scrubs, and the like. Exemplary disinfectants, antimicrobials, and surgical scrubs are identified in Table V below.

<표 V><Table V>

살균제 및 항균제Fungicides and Antimicrobial Agents

Figure pct00005
Figure pct00005

항균제의 침투를 증가시키는 것은, 예를 들어, 피부 심층에서의 원하지 않는 미생물을 죽이는 속도 및 효능을 증가시킨다. 이에 더해, 특정 항균제는 세포벽을 투과하는 데에 긴 시간이 걸리지만, 플라즈마천공은 침투율을 증가시키고 사멸 시간을 단축한다. Increasing the penetration of antimicrobial agents, for example, increases the rate and efficacy of killing undesirable microorganisms in the skin deep layer. In addition, certain antimicrobial agents take a long time to penetrate cell walls, but plasma perforation increases permeability and shortens the killing time.

플라즈마천공은 또한 여드름 처치에 사용될 수 있다. 플라즈마천공은 기존의 막힌 세공뿐만 아니라 주위의 세공을 열 수 있고 감염된 영역을 살균할 수 있다. 둘째로, 플라즈마천공은 항균제 및 다른 여드름 약이 세공으로 들어가도록 허용한다. 따라서, 심각한 부작용을 갖는 약을 복용하는 것 보다, 플라즈마천공이 부작용 없이 사용될 수 있다. 이에 더해, 플라즈마 처치는 매일 사용될 필요가 없을 수 있으며, 소정의 간격으로, 예컨대 주당 1 회, 주당 수 회 등으로 여드름을 처치하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 플라즈마 처치는 오직 주기적으로만 필요하다. Plasma perforation can also be used to treat acne. Plasma perforations can open conventional perforations as well as surrounding pores and sterilize infected areas. Second, plasma perforation allows antimicrobial agents and other acne medicines to enter the pores. Thus, rather than taking drugs with serious side effects, plasma perforation can be used without side effects. In addition, plasma treatment may not need to be used daily and may be used to treat acne at predetermined intervals, such as once per week, several times per week, and the like. In some embodiments, the plasma treatment is only needed periodically.

플라즈마천공은 또한 주름을 감소시키기 위해 세공을 열고 화장품 관련 물질, 예컨대, 예를 들어, 콜라겐, 보톡스(BOTOX) 또는 다른 충전제를 피부 안으로 이동시키는 데에 사용될 수 있다. 표 VI은 플라즈마천공과 함께 사용하기에 적절한 예시적인 화장품을 확인한다. Plasma punching can also be used to open the pores to reduce wrinkles and to transfer cosmetic-related materials such as collagen, BOTOX or other fillers into the skin. Table VI identifies exemplary cosmetics suitable for use with plasma perforations.

<표 VI><Table 6>

피부 충전제Skin filler

Figure pct00006
Figure pct00006

플라즈마천공은 보습제의 흡수율을 증가시키는 데에 사용될 수 있으며 그럼으로써 완전히 흡수되지 않은 보습제와 연관된 "점착"을 최소화 할 수 있다. 일반적으로 피부를 투과하지 않는 무거운 보습제는 플라즈마천공 후에 그렇게 한다. 예시적인 플라즈마천공과 함께 사용되기에 적절한 무거운 보습제가 아래 표 VII에서 확인된다. Plasma perforation can be used to increase the uptake rate of the moisturizing agent thereby minimizing "sticking" associated with the non-fully absorbed moisturizing agent. Heavy moisturizers, which are generally not permeable to the skin, do so after plasma drilling. Heavy moisturizers suitable for use with the exemplary plasma perforations are identified in Table VII below.

<표 VII><Table VII>

무거운 보습제Heavy moisturizer

Figure pct00007
Figure pct00007

일부 실시양태에서, 피부는 일시적으로 피부 pH, 보습도, 온도, 전해질 농도 등을 변경하기 위해 사전컨디셔닝 될 수 있다. 사전컨디셔닝은 피부를 훼손하지 않으면서 세공 형성을 통한 활성 성분 침투의 속도 및 깊이를 최대화하는 것을 돕는다.In some embodiments, the skin may be pre-conditioned to temporarily alter skin pH, moisturizing, temperature, electrolyte concentration, and the like. Pre-conditioning helps to maximize the rate and depth of penetration of the active ingredient through pore formation without compromising the skin.

일부 실시양태에서, 플라즈마천공은 단독으로 또는 손 세정액과 병용하여 피부에 들러붙어 있는 매립된 오염물의 보다 효과적인 방출 및 제거를 가능하게 하는, 피부의 표피상 깊이까지 계면 활성제의 침투를 달성하는 데에 사용될 수 있다. 예시적인 계면 활성제가 아래 표 VIII에서 제공된다. In some embodiments, plasma perforation is used to achieve penetration of the surfactant to the epidermal depth of the skin, allowing for more effective release and removal of buried contaminants adhering to the skin, either alone or in combination with a hand- Can be used. Exemplary surfactants are provided in Table VIII below.

<표 VIII><Table VIII>

강력한 계면 활성제Powerful surfactant

Figure pct00008
Figure pct00008

이에 더해, 플라즈마천공은 화학적으로 덜 공격적인 계면 활성제 및/또는 더 적은 농도 및 부피의 사용을 가능하게 할 수 있다. 예시적인 덜 강력한 계면 활성 화합물이 아래 표 IX에서 보여진다.In addition, plasma perforations can enable the use of chemically less aggressive surfactants and / or less concentration and volume. Exemplary less potent surfactant compounds are shown in Table IX below.

<표 IX><Table IX>

덜 강력한 계면 활성 화합물Less powerful surfactant compounds

Figure pct00009
Figure pct00009

일부 실시양태에서, 플라즈마천공은 항균제, 화장품 성분, 백신, 또는 약물을 포함하는 활성제의 시너지적 침투를 달성하기 위하여 낮은 레벨의 비자극성 화학적 피부 침투 증진제와 병용하여 사용될 수 있다. 화학적 증진제의 예시는 디메틸 설폭사이드, 아존, 피롤리돈, 옥사졸리디논, 요소, 올레산, 에탄올, 리포솜을 포함한다. 예시적인 화학적 침투 증진제의 분자량이 아래 표 X에서 보여진다.In some embodiments, plasma perforation can be used in combination with low levels of non-irritating chemical skin penetration enhancers to achieve synergistic penetration of the active agents, including antimicrobial agents, cosmetic ingredients, vaccines, or drugs. Examples of chemical enhancers include dimethyl sulfoxide, azone, pyrrolidone, oxazolidinone, urea, oleic acid, ethanol, liposomes. The molecular weight of the exemplary chemical penetration enhancer is shown in Table X below.

<표 X><Table X>

피부 침투 증진제Skin penetration enhancer

Figure pct00010
Figure pct00010

전술한 바와 같이, 플라즈마천공은 흔한 국소 약물을 피부 안으로 더 빨리 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 통상의 국소 약물을 피부 안으로 더 빨리 전달하는 것의 장점은, 더 엄격한 치료 치료 농도를 유지하는 것, 적절한 흡수를 위해 국소 약물과 다른 화합물 예컨대 지저분한 겔의 혼합의 필요를 없애는 것을 포함한다. 상기 방법론은 추가적인 FDA 승인의 필요가 없거나 또는 증가된 승인 속도를 낳는다.As described above, plasma perforation can be used to move common topical drugs into the skin faster. The advantages of delivering conventional topical medicaments faster into the skin include maintaining a more stringent therapeutic concentration, eliminating the need for mixing topical drugs with other compounds such as dirty gels for proper absorption. The methodology eliminates the need for additional FDA approval or results in an increased approval rate.

이에 더해, 일부 실시양태에서, 피부 침투 성능 및 피부 안전성의 최적의 균형을 달성하기 위해 설계된 항산화제가 불리한 면역 반응 또는 생존 가능한 표피 내 세포의 DNA에 대한 돌연변이 유발성 손상을 야기하는 과다 복용을 피하기 위해 플라즈마에 함유된 산화제를 중성화하기 위해 플라즈마천공 동안 전달된다.In addition, in some embodiments, antioxidants designed to achieve an optimal balance of skin penetration performance and skin safety may be used to avoid overdose that causes mutagenic damage to the DNA of cells in an immune response or viable epidermis that is unfavorable And is delivered during plasma drilling to neutralize the oxidant contained in the plasma.

비열 플라즈마 가스, 전기장 및 조절가능 변수의 시간에 따른 제어된 프로그래밍을 갖는 화학적 산화제의 병용은 피부 또는 생물막의 처치를 위한 최적의 결과를 달성할 수 있다.The combination of a non-thermal plasma gas, an electric field and a chemical oxidant with controlled programming over time of the adjustable parameter can achieve optimal results for the treatment of skin or biofilm.

비록 상기 예시적인 방법의 다수가 분자와 관련되지만, 유사한 분자량 또는 동등한 직경을 갖는 입자가 또한 피부층을 가로질러 수송될 수 있다. 일부 실시양태에서, 나노 입자, 예컨대, 예를 들어, 은 나노 입자, 은 이온 및 다른 금속 또는 고분자 나노 입자가 이들이 반응하도록 허용되는 피부 내 세공 안으로 이동된다. 은, 구리 및 다른 금속은 세포 용해를 유발하고 세포 형질 도입을 억제하는 것으로 알려져 있다. 나노 입자 형태로 은 및 다른 금속의 도입은 미생물과 반응 가능한 표면적을 증가시키고 항균 작용을 증진시킨다. 추가적으로, 플라즈마천공 이후 분자, 백신, 또는 대상 약물을 캡슐화하는 나노 입자의 도입은 이러한 분자의 침투를 제어된 깊이까지 허용하며 피부의 특정 영역 내에서 활성제의 제어된 장기간 방출에 이르게 한다. 양자점, 나노튜브 등을 포함하는, 약 2 내지 약 400 나노미터의 직경을 갖는 나노 입자가 플라즈마천공을 사용하여 피부를 가로지르도록 이동될 수 있다. Although many of the above exemplary methods relate to molecules, particles having similar molecular weights or equivalent diameters may also be transported across the skin layer. In some embodiments, nanoparticles, such as, for example, silver nanoparticles, silver ions, and other metals or polymeric nanoparticles are transferred into the pores in the skin that they are allowed to react to. Silver, copper and other metals are known to induce cell lysis and inhibit cell transduction. The introduction of silver and other metals in the form of nanoparticles increases the surface area capable of reacting with microorganisms and enhances the antimicrobial activity. Additionally, the introduction of nanoparticles that encapsulate molecules, vaccines, or drug targets after plasma perforation allows penetration of such molecules to a controlled depth and leads to controlled long-term release of the active agent within a particular area of the skin. Nanoparticles having a diameter of about 2 to about 400 nanometers, including quantum dots, nanotubes, and the like, can be moved across the skin using plasma perforation.

추가적인 실험에서, 3 kDa 덱스트란 분자의 침투 깊이가 적용된 전압의 작동 주기에 직접적으로 비례한다는 것이 발견되었다.In a further experiment it was found that the penetration depth of the 3 kDa dextran molecule was directly proportional to the operating period of the applied voltage.

Figure pct00011
Figure pct00011

실험은 플라즈마 제트 및 피부 표면 사이에 5 mm 갭을 갖는 헬륨 DBD 플라즈마 제트를 사용하여 수행되었다. 피부는 마이크로초 펄스 전원장치로 30 초 동안 3500 Hz에서 플라즈마로 처치되었다. 차트 I에서 볼 수 있는 바와 같이, 적용된 전압의 펄스 지속시간을 증가시키는 것은 덱스트란 분자의 침투 깊이의 증가를 일으킨다. Experiments were performed using a helium DBD plasma jet with a 5 mm gap between the plasma jet and the skin surface. The skin was treated with plasma at 3500 Hz for 30 seconds with a microsecond pulsed power supply. As can be seen in Chart I, increasing the pulse duration of the applied voltage causes an increase in the penetration depth of the dextran molecule.

또 다른 실험은 플라즈마 처치 후 나노 입자의 침투를 입증하였다. 생체 외(Ex vivo) 돼지-피부는 나노초 펄스 전원장치를 사용하는 플라즈마로 처치되었다. 수용액 내 100 μl의 50 나노미터 형광 태그된 실리카 나노 입자가 15 분 내지 1 시간 동안 처치된 영역에 적용되었다. 촬영될 저온 유지 장치 처리된 슬라이드를 얻기 위해 생검 시료가 얻어졌다. 고정된 펄스 지속시간 및 고정된 처치 시간에서, 플라즈마의 주파수가 증가됨에 따라 침투 깊이가 증가되는 것이 발견되었다. 고정된 주파수 및 고정된 처치 시간에서, 플라즈마의 펄스 지속시간이 증가됨에 따라 침투 깊이가 증가하였다. 고정된 주파수 및 고정된 플라즈마의 펄스 지속시간에서, 처치 시간이 증가함에 따라 침투 깊이가 증가하였다. 15 초의 플라즈마 처치가 나노 입자를 약 175 μm의 깊이로 이동시킬 것이고 1 kHz에서 30 초 처치는 나노 입자를 약 222 μm의 깊이로 이동시킬 수 있음이 또한 발견되었다. 이들 결과는 아래에 보여진다. Another experiment demonstrated the penetration of nanoparticles after plasma treatment. Ex vivo pig-skin was treated with a plasma using a nanosecond pulsed power supply. 100 [mu] l of 50 nanometer fluorescent tagged silica nanoparticles in aqueous solution were applied to the treated area for 15 minutes to 1 hour. A biopsy specimen was obtained to obtain the slides treated with the cryostat to be photographed. At fixed pulse durations and fixed treatment times, it has been found that the depth of penetration increases as the frequency of the plasma increases. At a fixed frequency and fixed treatment time, the depth of penetration increased as the pulse duration of the plasma increased. At the fixed frequency and pulse duration of the fixed plasma, penetration depth increased with increasing treatment time. It was also found that a plasma treatment of 15 seconds would move the nanoparticles to a depth of about 175 μm and a 30 second treatment at 1 kHz could move the nanoparticles to a depth of about 222 μm. These results are shown below.

Figure pct00012
Figure pct00012

차트 II에서 볼 수 있는 바와 같이, 적용된 펄스 횟수의 증가는 침투 깊이의 증가에 이르게 한다. 적용된 나노 입자의 부피의 증가는 초기에는 침투 깊이의 증가를 일으키고 이후 포화된다. 유사하게, 적용된 나노 입자의 농도를 증가시킴으로써, 특정 깊이까지 침투 깊이의 증가가 관찰되며, 이후 포화된다. 침투 깊이는 적용된 펄스 지속시간 및 펄스 적용의 주파수에 직접적으로 의존한다. 이에 더해, 불연속 나노초 지속시간 펄스의 적용은 연속적인 적용보다 유사한 또는 더 나은 결과를 달성한다는 것이 발견되었다. 펄스 지속시간을 줄이는 것, 주파수를 증가시키는 것 또는 작동 주기를 증가시키는 것이 피부 내 침투 깊이를 증가시킨다는 것이 또한 발견되었다. 더 긴 펄스 지속시간은 더 얕은 침투 깊이를 일으킨다. 놀랍게도, 더 짧은 처치 시간은 더 큰 피부 내 침투 깊이를 수득한다. As can be seen in Chart II, an increase in the number of applied pulses leads to an increase in penetration depth. An increase in the volume of applied nanoparticles initially causes an increase in penetration depth and then saturates. Similarly, by increasing the concentration of applied nanoparticles, an increase in penetration depth is observed up to a certain depth and then saturated. The penetration depth is directly dependent on the applied pulse duration and the frequency of the pulse application. In addition, it has been found that the application of discontinuous nanosecond duration pulses achieves a similar or better result than successive applications. It has also been found that decreasing the pulse duration, increasing the frequency, or increasing the operating cycle increases the penetration depth into the skin. Longer pulse durations result in shallower penetration depths. Surprisingly, shorter treatment times result in larger penetration depths into the skin.

Figure pct00013
Figure pct00013

차트 II와 유사한, 차트 III에서 볼 수 있는 바와 같이, 적용된 펄스 횟수의 증가는 적용된 분자의 침투 깊이의 증가에 이르게 한다. 적용된 분자의 부피의 증가는 초기에는 침투 깊이의 증가를 일으키고 이후 포화된다. 유사하게, 적용된 분자의 농도를 증가시킴으로써, 특정 깊이까지 침투 깊이의 증가가 관찰되며, 이후 포화된다. 침투 깊이는 적용된 펄스 지속시간 및 펄스 적용의 주파수에 직접적으로 의존한다. 이에 더해, 불연속 나노초 지속시간 펄스의 적용은 연속적인 적용보다 유사한 또는 더 나은 결과를 달성한다는 것이 발견되었다. 펄스 지속시간을 줄이는 것 또는 주파수를 증가시키는 것 및/또는 작동 주기를 증가시키는 것이 피부 내 침투 깊이를 증가시킨다는 것이 또한 발견되었다. 더 긴 펄스 지속시간은 더 얕은 침투 깊이를 일으킨다. 놀랍게도, 더 짧은 처치 시간은 더 큰 피부 내 침투 깊이를 수득한다. As can be seen in Chart III, similar to Chart II, an increase in the number of applied pulses leads to an increase in penetration depth of the applied molecule. An increase in the volume of applied molecules initially leads to an increase in penetration depth and then to saturation. Similarly, by increasing the concentration of applied molecules, an increase in penetration depth is observed up to a certain depth and then saturated. The penetration depth is directly dependent on the applied pulse duration and the frequency of the pulse application. In addition, it has been found that the application of discontinuous nanosecond duration pulses achieves a similar or better result than successive applications. It has also been found that decreasing the pulse duration or increasing the frequency and / or increasing the cycle duration increases the penetration depth into the skin. Longer pulse durations result in shallower penetration depths. Surprisingly, shorter treatment times result in larger penetration depths into the skin.

예시적인 실시양태가 피부를 사용하여 도시됨에 반해, 기술된 실시양태 중 임의의 것은 상피 조직, 점막 상피 조직, 근육 조직, 결합 조직, 장기의 내부 및 외부 라이닝을 포함하는 임의의 조직과 동등하게 잘 작용한다.While an exemplary embodiment is depicted using the skin, any of the embodiments described are equally well suited to any tissue including epithelial tissue, mucosal epithelial tissue, muscle tissue, connective tissue, internal and external lining of organs, .

본원의 발명은 그 실시양태의 기술에 의해 설명되고 실시양태는 상당히 자세히 기술되었지만, 이것은 이러한 세부사항으로 한정하거나 첨부된 청구항의 범위를 어떠한 방식으로도 제한하려는 출원인의 의도가 아니다. 추가적인 장점 및 변형은 쉽게 당업자에게 나타날 것이다. 따라서, 본 발명은, 더 넓은 관점에서, 구체적인 세부사항, 대표적인 장치와 도시 및 기술된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적 개념의 사상 및 범주 내에서 그러한 세부사항으로부터 발전이 이루어질 수 있다.While the invention herein has been illustrated by the description of the embodiments and the embodiments have been described in considerable detail, it is not the intention of the applicant to limit such details or limit the scope of the appended claims in any way. Additional advantages and modifications will readily appear to those skilled in the art. Accordingly, the invention in its broader aspects is not limited to the specific details, representative apparatus, and illustrative embodiments shown and described. Thus, developments may be made from such details within the spirit and scope of the applicant's general concept.

Claims (38)

피부에 플라즈마장을 적용함으로써 피부에 하나 이상의 세공을 여는 단계;
이어 크림, 패치, 겔, 연고, 에어로솔, 또는 액체 중 하나로부터 선택되고 분자량이 500 Da 초과인 하나 이상의 분자를 갖는 운반체를 피부 표면에 적용하는 단계;
하나 이상의 분자를 목적하는 깊이까지 세공을 통과하도록 하는 단계; 및
하나 이상의 세공이 닫히도록 하는 단계
를 포함하는, 분자를 피부 안으로 전달 또는 이동시키는 방법.
Opening one or more pores in the skin by applying a plasma field to the skin;
Applying to the skin surface a carrier having at least one molecule selected from one of cream, patch, gel, ointment, aerosol, or liquid and having a molecular weight greater than 500 Da;
Allowing one or more molecules to pass through the pores to a desired depth; And
Closing one or more pores
Wherein the molecule is delivered or transferred into the skin.
제1항에 있어서, 운반체가 용액에 용해된 분자를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the carrier comprises molecules dissolved in solution. 제1항에 있어서, 운반체가 현탁액 중의 분자를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the carrier comprises molecules in suspension. 제1항에 있어서, 운반체가 하전된 분자를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the carrier comprises charged molecules. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 1000 Da 초과의 분자량을 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the at least one molecule has a molecular weight of greater than 1000 Da. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 3000 Da 초과의 분자량의 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the at least one molecule has a molecular weight of greater than 3000 Da. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 10000 Da 초과의 분자량을 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the at least one molecule has a molecular weight of greater than 10,000 Da. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 보습 분자를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the at least one molecule comprises a moisturizing molecule. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 화장품 분자를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the at least one molecule comprises a cosmetic molecule. 제9항에 있어서, 화장품 분자가 충전제를 포함하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the cosmetic molecule comprises a filler. 제10항에 있어서, 충전제가 콜라겐을 포함하는 방법.11. The method of claim 10, wherein the filler comprises collagen. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 살균성 분자를 포함하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the at least one molecule comprises a bactericidal molecule. 제1항에 있어서, 플라즈마가 피부 표면에 적용되고, 하나 이상의 분자를 포함하는 운반체가 소정의 시간 동안 피부 표면에 적용되며, 이후 하나 이상의 분자가 첫 번째 플라즈마 적용에 의해 생성된 세공을 통과한 뒤에 플라즈마가 피부 표면에 적용되는 방법.The method of claim 1, wherein a plasma is applied to the skin surface, a carrier comprising the one or more molecules is applied to the skin surface for a predetermined amount of time, and after one or more molecules have passed through the pores produced by the first plasma application Wherein the plasma is applied to the skin surface. 제13항에 있어서, 하나 이상의 분자를 함유하는 운반체의 적용 및 두 번째 플라즈마 처치 사이의 시간이 약 1 초 내지 약 120 초인 방법.14. The method of claim 13, wherein the time between application of the carrier containing one or more molecules and the second plasma treatment is from about 1 second to about 120 seconds. 제1항에 있어서, 플라즈마장이 연속적인 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기에 의하여 약 1 초 내지 약 120 초 동안 피부와 접촉하여 발생되는 방법.The method of claim 1, wherein the plasma field is generated by contact with the skin for about 1 second to about 120 seconds by a plasma generator that generates a continuous plasma. 제1항에 있어서, 플라즈마장이 약 2 내지 20000 Hz의 펄스 반복 주파수로 설정되는 플라즈마 발생기에 의해 발생되는 방법. The method of claim 1, wherein the plasma field is generated by a plasma generator set at a pulse repetition frequency of about 2 to 20,000 Hz. 제1항에 있어서, 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 발생기의 펄스 지속시간을 약 1 μs 내지 약 10 μs로 설정하는 것을 더 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising setting the pulse duration of the plasma generator for plasma generation to between about 1 μs and about 10 μs. 제1항에 있어서, 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 발생기의 펄스 지속시간을 약 0.1 나노초 내지 약 500 나노초로 설정하는 것을 더 포함하는 방법. 2. The method of claim 1, further comprising setting the pulse duration of the plasma generator for plasma generation to from about 0.1 nanoseconds to about 500 nanoseconds. 제1항에 있어서, 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 발생기의 작동 주기를 약 10 내지 약 100 %로 설정하는 것을 더 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising setting an operating period of the plasma generator for plasma generation to about 10 to about 100%. 제1항에 있어서, 플라즈마가 플라즈마 발생기에 의해 발생되고 플라즈마 발생기가 유전체 장벽 방전 제트 플라즈마 발생기인 방법. The method of claim 1, wherein the plasma is generated by a plasma generator and the plasma generator is a dielectric barrier discharge jet plasma generator. 제1항에 있어서, 플라즈마가 플라즈마 발생기에 의해 발생되고 플라즈마 발생기가 유전체 장벽 방전 제트 플라즈마 발생기이며 헬륨 가스 공급을 갖는 방법. The method of claim 1 wherein the plasma is generated by a plasma generator and the plasma generator is a dielectric barrier discharge jet plasma generator and has a helium gas supply. 제1항에 있어서, 플라즈마가 플라즈마 발생기에 의해 발생되고 플라즈마 발생기가 플라즈마를 생성하기 위해 주변의 공기를 사용하는 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기인 방법.The method of claim 1, wherein the plasma is generated by a plasma generator and the plasma generator is a dielectric barrier discharge plasma generator that uses ambient air to produce a plasma. 제1항에 있어서, 플라즈마가 플라즈마 발생기에 의해 발생되고 플라즈마 발생기가 마이크로초 펄스 전원장치를 갖는 방법. The method of claim 1 wherein the plasma is generated by a plasma generator and the plasma generator has a microsecond pulsed power supply. 제1항에 있어서, 플라즈마가 플라즈마 발생기에 의해 발생되고 플라즈마 발생기가 나노초 펄스 전원장치를 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the plasma is generated by a plasma generator and the plasma generator has a nanosecond pulsed power supply. 제24항에 있어서, 나노초 펄스 전원장치가 플라즈마를 피부에 여러번의 불연속 펄스로 적용하는 방법.25. The method of claim 24, wherein the nanosecond pulsed power supply applies plasma to the skin in multiple discrete pulses. 제24항에 있어서, 불연속 펄스의 수는 약 1 ns 내지 약 500 ns의 펄스 지속시간을 갖는 약 1 내지 약 100의 불연속 펄스에 걸칠 수 있는 방법.25. The method of claim 24, wherein the number of discontinuous pulses can range from about 1 to about 100 discrete pulses with a pulse duration of about 1 ns to about 500 ns. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 약 30 내지 600 μm의 평균 깊이까지 이동되는 방법.The method of claim 1, wherein the one or more molecules are moved to an average depth of about 30 to 600 μm. 제1항에 있어서, 상기 분자에서 하나 이상의 분자가 약 125 내지 500 μm의 평균 깊이로 이동되는 방법.3. The method of claim 1, wherein at least one molecule in the molecule is moved to an average depth of about 125 to 500 [mu] m. 제1항에 있어서, 상기 분자에서 하나 또는 이상의 분자가 약 200 내지 400 μm의 평균 깊이까지 이동되는 방법.3. The method of claim 1 wherein one or more molecules in the molecule are moved to an average depth of about 200 to 400 [mu] m. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분자가 약 200 내지 1000 μm의 평균 깊이까지 이동되는 방법.2. The method of claim 1, wherein the at least one molecule is moved to an average depth of about 200 to 1000 [mu] m. 제1항에 있어서, 피부에 플라즈마를 적용하기 전에 피부를 사전컨디셔닝 하는 것을 더 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising preconditioning the skin prior to applying the plasma to the skin. 제31항에 있어서, 사전컨디셔닝이 피부 pH, 보습도, 온도 또는 전해질 농도 중 하나 이상을 변경하는 것으로 구성된 방법. 32. The method of claim 31, wherein the pre-conditioning comprises altering one or more of a skin pH, a moisturizing degree, a temperature or an electrolyte concentration. 제31항에 있어서, 화학적 피부 침투 증진제를 피부에 적용하는 것을 더 포함하는 방법. 32. The method of claim 31, further comprising applying a chemical skin penetration enhancer to the skin. 제33항에 있어서, 화학적 피부 침투 증진제가 디메틸 설폭사이드, 올레산, 또는 에탄올 중 하나인 방법. 34. The method of claim 33, wherein the chemical skin penetration enhancer is one of dimethylsulfoxide, oleic acid, or ethanol. 피부에 플라즈마장을 적용함으로써 피부에 하나 이상의 세공을 여는 단계;
600 nm 미만의 사이즈를 갖는 하나 이상의 나노 입자를 피부 표면에 적용하는 단계;
하나 이상의 세공이 하나 이상의 나노 입자를 하나 이상의 세공을 통해 수송하도록 하는 단계; 및
하나 이상의 나노 입자가 하나 이상의 세공을 목적하는 깊이까지 통과하도록 하는 단계; 및
하나 이상의 세공이 닫히도록 하는 단계
를 포함하는, 나노 입자를 피부 안으로 전달 또는 이동시키는 방법.
Opening one or more pores in the skin by applying a plasma field to the skin;
Applying at least one nanoparticle having a size of less than 600 nm to the skin surface;
Allowing at least one pore to transport the at least one nanoparticle through the at least one pore; And
Allowing the at least one nanoparticle to pass through at least one pore to a desired depth; And
Closing one or more pores
Wherein the nanoparticles are delivered or transferred into the skin.
제35항에 있어서, 하나 이상의 나노 입자가 은, 산화 아연, 이산화티탄, 실리카, 키토산 또는 양자점을 포함하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the at least one nanoparticle comprises silver, zinc oxide, titanium dioxide, silica, chitosan or a quantum dot. 제35항에 있어서, 하나 이상의 나노 입자가 하나 이상의 분자, 백신, 또는 약물을 캡슐화하는 방법. 37. The method of claim 35, wherein the at least one nanoparticle encapsulates at least one molecule, vaccine, or drug. 피부에 플라즈마장을 적용함으로써 피부에 하나 이상의 세공을 여는 단계;
국소 약물 또는 경피 약물을 피부에 적용하는 단계;
경피 약물 또는 국소 약물이 하나 이상의 세공을 목적하는 깊이까지 통과하도록 하는 단계;
및 하나 이상의 세공이 닫히도록 하는 단계
를 포함하는, 경피 약물 또는 국소 약물의 침투 속도를 증가시키는 방법.
Opening one or more pores in the skin by applying a plasma field to the skin;
Applying a topical or transdermal drug to the skin;
Allowing the percutaneous drug or topical drug to pass through at least one pore to a desired depth;
And closing at least one of the pores
Wherein the rate of penetration of the transdermal drug or topical drug is increased.
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